改進型電流傳輸器及其連續(xù)時間濾波器研究.pdf

1、連續(xù)時間全集成濾波器是近年來大規(guī)模模擬集成電路設(shè)計技術(shù)中取得最重要進展的領(lǐng)域之一，是當(dāng)今國內(nèi)外微電子、電路與系統(tǒng)學(xué)界研究的前沿課題。電流模式連續(xù)時間全集成濾波器因具有較寬的信號帶寬、高速、更大的線性度和動態(tài)范圍、低電壓、低功耗和電路簡單等特點而受到人們的重視，它在通信、電子測量、視頻信號處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本文在國際、國內(nèi)學(xué)者對電流模式連續(xù)時間濾波器研究的基礎(chǔ)上分析了第二代電流傳輸器(CCII)性能上的不足和基于CCII的連續(xù)

2、時間全集成濾波器設(shè)計中存在的挑戰(zhàn)，結(jié)合集成設(shè)計工藝要求，系統(tǒng)地研究了第二代電流傳送器的改進電路及其連續(xù)時間電流模式濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)的理論與技術(shù)。主要成果和結(jié)論如下：
　　 1.通過優(yōu)化電路參數(shù)，研究了頻率響應(yīng)高的CMOS MOCCII電路
　　 通過優(yōu)化CMOS CCII的電路參數(shù)，研究了結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)高和工作電壓低的CMOS MOCCII電路。在±1.5V電源電壓下，采用TSMC 0.35-μm CMOS工藝參數(shù)

3、模擬表明：電壓跟隨帶寬為112MHz（-3dB），電流跟隨帶寬為75MHz（-3dB），75MHz范圍內(nèi)，Z端口跟隨X端口電流的傳輸誤差小于2%。
　　 2.以電流放大器為基礎(chǔ)，提出了新型CMOS ECCII電路
　　 提出了基于電流放大器的新型CMOS電調(diào)諧第二代電流傳輸器（CMOS ECCII），其電流增益能夠通過外接直流偏置電流鏡的數(shù)值比率來調(diào)節(jié)。在TSMC 0.35-μm CMOS工藝條件和±1.2V供電下模擬仿

4、真，電流傳輸增益因子達到了2.4，－3dB的電壓傳輸帶寬和電流傳輸帶寬分別達到85MHz和61MHz，電流增益有了明顯提高。
　　 3.研究了基于改進型CCII的電流模式二階濾波器設(shè)計理論和方法
　　 通過優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)，研究了基于MOCCII的最少元件的KHN結(jié)構(gòu)電流模式濾波器電路；提出了最少元件多輸入多輸出通用二階電流模式濾波器和基于ASM方法的能容易滿足制造工藝的最少元件單輸入單輸出的電流模式等電容和等電阻雙二階濾波

5、器：
　　 (1)研究得出的KNH電流模式濾波器僅由3個MOCCII器件及6個RC元件構(gòu)成，能同時實現(xiàn)低通、帶通、高通輸出，有很低的無源靈敏度。與基于CCII的電壓模式KHN濾波器，電路結(jié)構(gòu)簡單、所使用的有源器件數(shù)目明顯減少。
　　 (2)提出了一種基于MOCCII的多輸入多輸出濾波通用雙二階電路，各濾波功能既能單獨輸出又能同時實現(xiàn)多種濾波輸出。電路僅由兩個MOCCII及4個RC元件構(gòu)成。該電路的優(yōu)勢在于不需要任何輸入電

6、流之間的匹配和無源元件的匹配，這在集成濾波實現(xiàn)中很重要。
　　 (3)提出了一種基于ASM方法的單輸入單輸出等電容和等電阻電流模式雙二階濾波器。該電路由4個MOCCII及8個RC元件構(gòu)成，能實現(xiàn)五種濾波功能，所有無源元件均接地，整個電路有很低的無源靈敏度；由于采用等電容或等電阻的設(shè)計方法，大大減少了準確制造電容、電阻的難度，且能用可編程的方式實現(xiàn)各種濾波功能的轉(zhuǎn)換，有利于單片集成。
　　 4.重點研究了基于改進型CCII

7、的電流模式高階濾波器設(shè)計理論和設(shè)計方法
　　 利用反饋法、系數(shù)匹配法和傳遞函數(shù)分析綜合法（ASM）等方法研究了多種電流模式高階濾波器：
　　 (1)提出了一種基于MOCCII的 階最少元件的多輸入單輸出電流模式濾波器電路。該濾波器電路具有以下特點：通過改變外部信號的不同接入方式獲得不同類型的濾波模式，而電路內(nèi)部元器件的連接方式及元器件數(shù)量無需改變就能產(chǎn)生高階低通、帶通、高通、帶阻及全通濾波；電路結(jié)構(gòu)及電路參數(shù)設(shè)計簡單；所

8、有 元件均接地；有利于單片集成。
　　 (2)提出了一種基于ASM的等電容和等電阻 階電流模式濾波器和偶數(shù)階橢圓型濾波器設(shè)計綜合方法。用該方法設(shè)計的通用濾波器具有對部分無源靈敏度之和和全部無源靈敏度之和為0的特點，這非常有利于濾波器制造設(shè)計和濾波參數(shù)的穩(wěn)定。而用該方法設(shè)計的橢圓型濾波器較好的解決了這類特殊濾波器由于傳輸函數(shù)復(fù)雜所帶來的高階綜合難題。
　　 (3)研究了一種電流模式跳耦結(jié)構(gòu)濾波系數(shù)匹配設(shè)計方法，通過定義一個