可调电流传输器及其构成的电流模式滤波器

论文摘要

电流模式电路因其具有高速、低功耗及结构简单的特点,成为当前国内外微电子电路与系统学界研究的前沿课题。作为电流模式电路的一种标准模块,电流传输器及其构成的滤波器,因其设计思想的革新,且具有低功耗、高增益带宽的优点而受到相关学者的广泛关注,并不断地研究,提高其性能。本文主要研究了可调电流传输器及其构成的电流模式滤波器的原理及设计方法。论文首先介绍了电流模式电路的发展现状及其特点,并与传统电压模式电路做了简单的对比；然后介绍了电流模式电路的基本理论,包括电流镜的性能,电流传输器的发展历程及原理,电流模式滤波器的设计理论等。基于对电流模式电路及电流传输器的研究,分析了一种CMOS高性能电调谐第二代电流传输器ECCII电路；然后以ECCII电路为基本单元,设计了一种新型滤波器；并基于全平衡电流控制电流传输器CFBCCII,设计了一种高阶椭圆滤波器。采用PSPICE工具对滤波器进行了仿真实验。比较了基于ECCII与CFBCCII两种基本模块所构建的滤波器的优缺点。本文的主要工作包括：(1)分析了一种CMOS高性能电调谐第二代电流传输器ECCII。该电路具有良好的电压和电流跟随精度,输入端口X阻抗较低,在输出端具有高输出阻抗,便于进行级联。(2)设计了一个基于ECCII的通用电流模式滤波器电路。该滤波器的品质因数及固有频率能够通过调节ECCII中直流偏置电流比例进行控制；在高阻抗条件下获得了低通响应,并且可以通过改变相关ECCII的偏置电流而获得不同的增益。仿真结果也验证了它在输出电阻、线性、频率响应、可调性和功耗等方面的出色性能。(3)提出了一种基于CFBCCII的差分式电流模式高阶椭圆滤波器,该滤波器电路具有全平衡的结构,其电路的所有输入输出端都采用差分形式,能够最大限度地抑制偶次谐波和共模干扰。截止频率可通过电流进行控制,同时保持了无源网络低灵敏度的特点。所有的RC无源元件均接地,便于集成。最后利用PSPICE工具进行仿真,实验结果表明具有截止频率可调的特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 电流模式电路
• 1.1.2 电流传输器
• 1.1.3 电流模式滤波器
• 1.2 本文研究的目的和意义
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 1.3.1 CMOS高性能电调谐第二代电流传输器ECCII的分析
• 1.3.2 二阶低通、带通及高通滤波器的设计
• 1.3.3 基于CFBCCII的差分式电流模式高阶椭圆滤波器的设计
• 1.4 本论文的结构安排
• 第2章 电流模式电路基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 电流镜
• 2.2.1 电流镜的电路符号
• 2.2.2 基本电流镜的电路实现
• 2.3 电流传输器
• 2.3.1 第一代电流传输器CCI
• 2.3.2 第二代电流传输器CCII
• 2.3.3 电流控制电流传输器CCCII
• 2.4 滤波器
• 2.4.1 电流模式滤波器的设计理论
• 2.4.2 滤波器的类型
• 2.4.3 二阶滤波器
• 2.4.4 灵敏度
• 2.5 小结
• 第3章 CMOS高性能电调谐第二代电流传输器ECCII的分析
• 3.1 引言
• 3.2 电路描述
• 3.2.1 电调谐电流传输器（ECCII）结构图
• 3.2.2 电流小信号调谐放大器
• 3.2.3 有源反馈共源共栅电流镜IAFCCM
• +'>3.2.4 正极性电调谐第二代电流传输器ECCII₊
• 3.3 小结
• 第4章 基于ECCII的通用滤波器的设计
• 4.1 引言
• 4.2 基于ECCII滤波器的设计
• 4.2.1 滤波器低通、高通、带通时的传输函数
• 4.2.2 灵敏度分析
• 4.3 PSPICE仿真
• 4.4 小结
• 第5章 基于CFBCCII的差分式电流模式高阶椭圆滤波器的设计
• 5.1 引言
• 5.2 CFBCCII电路简介
• 5.2.1 CFBCCII电路符号及端口特性
• 5.2.2 CFBCCII的电路结构
• 5.3 CFBCCII模拟的LC并联电路
• 5.3.1 无源LC并联电路
• 5.3.2 CFBCCII和电容组成的LC并联电路
• 5.4 高阶椭圆滤波器的设计及PSPICE仿真
• 5.4.1 滤波器电路设计
• 5.4.2 滤波器的参数设定及仿真
• 5.4.3 共模增益的仿真与分析
• 5.5 滤波器的应用
• 5.6 基于ECCII与CFBCCII构建的滤波器的性能比较
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录）
• 致谢