论文题目: 全集成连续时间有源滤波器的设计
论文类型: 博士论文
论文专业: 信号与信息处理
作者: 王淑艳
导师: 滕建辅
关键词: 跨导运算放大器,可编程跨导运算放大器,连续时间滤波器,有源滤波器,可编程有源滤波器
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来,随着移动通信和计算机技术的快速发展,高频全集成连续时间有源滤波器的设计已成为国内外微电子、电路与系统研究领域的前沿课题之一,对于实现片上系统具有重要的意义。本文在系统地归纳总结了国内外全集成连续时间滤波器研究现状和发展动态的基础上,深入研究了全集成OTA-C有源滤波器的设计方法,提出了一种对具有限传输零点高Q值的全集成滤波器有效的设计方法,并进行了SPICE仿真验证,取得了良好的效果。本文的主要工作有:1.从MOS管模型出发,给出了电流源设计电路并进行了理论分析,符合低电压及低功耗的集成电路设计理念。2.对基本源耦差分对跨导运算放大器进行了深入研究,同时探讨了提高其线性输入范围的方法,给出了采用辅助交叉耦合和共模反馈技术的跨导运算放大器(OTA)设计过程和设计电路图,并对其性能进行了仿真分析和测试。测试结果表明,OTA线性好、频带宽及实用性强。3.为了很好完成OTA-C全集成有源滤波器的系统设计,对级联法、无源电感替代法及跳耦法等多种典型的设计方法分别进行了深入理论研究和分析,给出了设计实例,仿真时嵌入本文设计的OTA电路,效果良好。4.为了很好解决具有有限传输零点高Q值滤波器的全集成问题,本文提出了一种基于Jacobi法全集成连续时间滤波器的新设计方法,它是利用Jacobi法和相似矩阵理论将无源RLC滤波器等效变换为全集成有源滤波器的电路设计方法。本文分别给出了低通、高通及带通滤波器设计实例,仿真效果良好。并且设计电路中无反馈电容存在,减少了分布电容的影响,克服了元件替代法的弊端,提高了电路的稳定性且不受Q值的限制,很好地解决了有限传输零点滤波器的全集成设计难题。5.本文在引入新型器件数字电位器基础上,结合本文设计的OTA电路,实现了可编程跨导运算放大器(POTA)电路设计,并进行了仿真验证,实现了跨导的程控调节。最后,本文对可编程二阶和高阶连续时间有源滤波器设计分别进行了理论推导和分析,给出了设计实例,实现了模拟滤波器的程控化,提高了其使用范围和灵活性,降低了开发成本。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 滤波器概述
1.3 选题的意义
1.4 主要研究内容
第二章 MOS晶体管模型分析及电流源设计
2.1 MOS结构介绍
2.2 MOS管模型分析
2.2.1 直流模型
2.2.2 交流小信号模型
2.2.3 MOS器件的SPICE模型
2.3 电流源/电流镜设计
2.3.1 基本电流源设计
2.3.2 灵敏度分析
2.3.3 温度分析
2.3.4 电源电压分析
2.3.5 调制效应的影响
2.4 常见的电流镜
2.5 MOS有源电阻
2.6 MOS分压器
2.7 小结
第三章 跨导运算放大器设计及应用
3.1 OTA模型及特性
3.2 源耦差分对CMOS跨导运算放大器
3.2.1 电路组成
3.2.2 传输特性分析
3.2.3 非线性分析
3.3 带辅助源耦对CMOS跨导运算放大器
3.4 交叉耦合CMOS跨导运算放大器
3.4.1 交叉耦合原理
3.4.2 交叉耦合差动式跨导运算放大器
3.5 尾电流提升的CMOS跨导运算放大器
3.6 双端输出及共模反馈电路设计
3.7 实际的OTA电路设计
3.8 OTA电路分析及测试
3.9 OTA模拟元件电路
3.9.1 模拟电阻
3.9.2 模拟回转器
3.9.3 模拟电感
3.10 小结
第四章 全集成连续时间OTA-C有源滤波器设计
4.1 利用OTA实现的基本单元电路
4.2 OTA-C有源滤波器性能特点
4.3 二阶OTA-C滤波器设计
4.3.1 二阶函数的概念
4.3.2 信号流图法设计二阶OTA-C滤波器
4.3.3 二阶OTA-C有源滤波器设计实例
4.4 高阶OTA-C有源滤波器设计
4.4.1 级联法
4.4.2 梯形模拟实现
4.4.3 跳耦法
4.5 小结
第五章 基于JACOBI法全集成有源滤波器的设计
5.1 基本矩阵理论
5.1.1 特征值基本概念
5.1.2 相似变换理论
5.1.3 实对称矩阵理论
5.2 基于JACOBI法全集成有源滤波器设计
5.2.1 考尔参数滤波器网络结构
5.2.2 考尔参数滤波器导纳参数方程
5.2.3 基于Jacobi法全集成有源滤波器设计
5.3 设计实例
5.3.1 全集成低通有源滤波器设计
5.3.2 全集成高通有源滤波器设计
5.3.3 全集成带通有源滤波器设计
5.4 小结
第六章 可编程POTA-C有源滤波器设计
6.1 POTA电路设计
6.2 数字电位AD8403 原理简介
6.3 POTA电路分析及测试
6.4 可编程有源滤波器设计
6.4.1 二阶可编程有源滤波器设计
6.4.2 级联法高阶可编程有源滤波器设计
6.4.3 等效变换法高阶可编程有源滤波器设计
6.5 小结
第七章 全文总结和展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
发表论文情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
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