可調(diào)帶寬低功耗超寬帶GM-C低通濾波器的研究與設(shè)計.pdf

1、濾波器是信號處理的重要單元。隨著集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，全集成有源濾波器的設(shè)計已經(jīng)成為國際學(xué)術(shù)界所關(guān)注的前沿課題之一。特別是近年來，片上系統(tǒng)(System-on-a-Chip)的發(fā)展也迫切需要解決有源濾波器的全集成問題。目前，用于UWB、硬盤驅(qū)動器的高頻帶寬可調(diào)低通濾波器最高截止頻率可以達到1-3GHz。本文致力于研究一款低功耗、頻率大范圍可調(diào)的CMOS全集成低通濾波器。
　　文中首先分析了濾波器不同類型的結(jié)構(gòu)，挑選了速度最

2、快的Gm-C結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)。其次分析了不同類型的Gm單元，選取Nauta單元作為基本單元。然后進行電路結(jié)構(gòu)的改進、電路的設(shè)計和仿真、版圖設(shè)計;最終完成了一個截止頻率在29MHz-3.1GHz內(nèi)64檔可調(diào)的四階Gm-C低通濾波器的設(shè)計。電路中通過使部分Gm單元共用共模偏置電路，節(jié)省了大約30％的功耗。Gm單元被設(shè)計成2階可調(diào)，兩檔Gm值大小為1∶6，從而在低頻處節(jié)省大部分功耗。在分析電路高頻限制因素后，通過提高控制MOS開關(guān)管的電壓，從

3、而使濾波器可以在高達3GHz處工作。最終參考射頻版圖設(shè)計規(guī)則，完成了版圖的設(shè)計。
　　芯片采用SMIC0.13um CMOS工藝實現(xiàn)。采用的電源電壓為1.2V，占用的芯片面積為0.04 mm2。濾波器截止頻率在29MHz-3.1 GHz內(nèi)64檔可調(diào)。其中在29MHz-610MHz內(nèi)，功耗3.36mW，SFDR達到51.5dB以上，IIP3為19dBm;在610MHz-3.1GHz內(nèi)，功耗18.37mW，濾波器SFDR達到56.5d