電流差分跨導(dǎo)放大器及其高階濾波器設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近幾十年來，由于在速度、帶寬和動(dòng)態(tài)范圍等方面具有優(yōu)良的性能，電流模式電路已成為集成電路領(lǐng)域一個(gè)重要方向。電流模式連續(xù)時(shí)間濾波器是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外微電子、集成電路系統(tǒng)學(xué)界研究的前沿課題，它在儀器儀表、電子測(cè)量、自動(dòng)控制、通信等方面有著廣泛和良好的發(fā)展前景。作為電流模式電路在器件發(fā)展方面的最新發(fā)展成果，電流差分跨導(dǎo)放大器是嚴(yán)格意義上的電流模式電路，它繼承了電流模式電路的各種優(yōu)越性，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者均展開了對(duì)電流差分跨導(dǎo)放大器及其各種應(yīng)用電路的研究熱

2、潮，它在模擬信號(hào)處理方面，特別是電流模式連續(xù)時(shí)間濾波器的應(yīng)用方面顯示出了較大的優(yōu)勢(shì)。本文研究了電流差分跨導(dǎo)放大器的電路實(shí)現(xiàn)及基于電流差分跨導(dǎo)放大器的高階電流模式濾波器的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)電路，創(chuàng)新性的工作包括以下幾個(gè)大的方面:
　　 (1)提出了低電壓高線性度寬帶電流差分跨導(dǎo)放大器。該電路由基于NMOS的電流差分電路和基于NMOS的交叉耦合跨導(dǎo)電路所組成，電路的交流通路具有全NMOS的結(jié)構(gòu)。對(duì)該電路進(jìn)行了詳細(xì)的Pspice

3、仿真，結(jié)果顯示出良好的性能:-3dB帶寬大約900MHz，電路功耗為2.48mW,輸入電流范圍為±100μA，在工作頻帶內(nèi)，電流輸入阻抗低于20Ω，電流輸出阻抗超過3MΩ。所設(shè)計(jì)的集成電路能較好地滿足電流差分跨導(dǎo)放大器的端口特性。
　　 (2)提出了3種基于電流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式高階濾波電路。針對(duì)現(xiàn)有基于電流差分跨導(dǎo)放大器的高階濾波器的研究尚存在不足的實(shí)際情況，在研究了多環(huán)反饋濾波器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，提出了3種基于電

4、流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式高階濾波電路:基于電流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式n階通用濾波電路;基于電流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式n階跳耦梯形濾波電路;基于電流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式n階全平衡跳耦濾波電路。其中，基于電流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式n階通用濾波電路具有電流模式多端輸入、單端輸出結(jié)構(gòu);通過合理設(shè)置輸入電流的接入數(shù)目和接入方式，電路能在不改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下同時(shí)實(shí)現(xiàn)n階低通、高通、帶通、帶阻、全通五種濾波功能。在對(duì)無源梯形濾波器的結(jié)構(gòu)

5、和信號(hào)流圖進(jìn)行數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，提出了基于電流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式n階跳耦梯形濾波電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用最少的有源和無源器件并且沒有使用無源電阻，電路僅僅采用n個(gè)有源器件、n個(gè)接地電容實(shí)現(xiàn)n階電流模式濾波，具有功耗低和適合于IC制造的特點(diǎn)。為滿足設(shè)計(jì)中電流信號(hào)的雙端輸入和雙端輸出的要求，提出了基于電流差分跨導(dǎo)放大器的電流模式n階全平衡跳耦濾波電路，電路具有全平衡結(jié)構(gòu)能有效地抑制偶次諧波和共模干擾信號(hào)。
　　 (3)提出了一