论文摘要
全集成连续时间滤波器的研究是当前国内外微电子、电路与系统学界研究的前沿课题,因为其在通信、电子测量、仪器仪表、自动控制等方面有着广泛的应用背景。模拟滤波器作为连续时间滤波器的一种,作为模拟集成电路的重要单元,其结构生成方法和电路设计方法可推广至大规模集成电路设计,具有重要的参考价值和实际应用价值。运算跨导放大器（Operational Transconductance Amplifier, OTA ）因其工作频率高、电压转换速率快、电控特性好、便于集成等特点而深受国内外学术界及工业界的广泛兴趣。利用跨导运算放大器结合运算放大器（Operation Amplifier, OA）的组成的有源滤波器,具有极佳的性能优点和理论价值及实用价值。本文首先从OA有源滤波器的讨论着手,介绍了运算放大器与无源器件R、C组成的各种OA滤波器的工作原理,随后研究了OTA的原理及其应用电路。全面归纳介绍了OTA作为有源器件在模拟信号处理及运算中的应用电路。然后综合分析了低阶OTA-C滤波器的基本理论,并提出了三输入、单输出的二阶多功能有源滤波器设计方案和电路。在此滤波器基础上,提出了用单输入四输出的多功能滤波器电路结构,可实现任意阶高通、低通、全通、带通、带阻等滤波效果,并通过对所设计的电路进行分析和仿真实验,结果表明该电路有较好的多功能滤波器效果。在国内外研究成果的基础上,对多功能二阶有源滤波器的设计原理及方法进行了分析,提出了二种基于OTA-OA的连续时间有源滤波器电路设计方法。第一种电路是仅用了两个单输出的OTA和两个OA,实现了电压模式的高通和带通滤波。另一个电路同样使用了两个单输出的OTA和两个OA,实现了三输入三输出的多功能二阶滤波器功能,通过改变此滤波器不同的输入和输出的组合,可实现低通、高通、带通、带阻和全通等功能。利用PSIPCE对所设计的二阶OTA-OA多功能滤波器进行仿真,其仿真结果与理论分析接近,验证了设计方法的正确性,表明所设计的两类滤波器实现了低通、带通、带阻、高通和全通等功能。通过敏感度分析显示,所设计的两类滤波器对电路的有源参数的敏感度很低。本文提出的电路设计方法中不用电阻、电容等无源元件,使用的元件数少,占用芯片面积少且结构简单,更适合微型集成,有较好的应用价值。
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标签：连续时间有源滤波器论文; 运算放大器论文; 跨导运算放大器论文; 滤波器论文;