高速模拟低通滤波器电路的研究与设计

论文摘要

本文针对高速模拟低通滤波器的研发需求,基于模拟滤波器的基本原理,提出了优化椭圆滤波器群时延电路和设计了高速跨导器等单元电路,并通过数学建模仿真,进而完成了跨导电容和开关电流两种滤波器的研究设计和分析讨论。研究了连续时间跨导电容滤波器,与数字滤波器相比,可以直接对模拟信号处理,而不需要数模、模数等转换电路,与传统的有源RC滤波器相比,减少了对无源器件的需要,并且可以通过外部控制电压或者控制电流调节跨导器的跨导值,完成对滤波器的截止频率和品质因数的调节。通过对跨导电容滤波器电路的讨论,明确了跨导器在Gm-C滤波器的核心作用,并基于此设计了高速应用的跨导器。针对椭圆滤波器群时延特性差,设计了优化椭圆滤波器群时延特性的均衡时延电路。仿真结果显示,Gm-C滤波器未加均衡时延电路的SFDR为61dB,滤波器的截止频率为160.3MHz,群时延为65ns,接入均衡时延电路后SFDR为57dB,截止频率为160.9MHz,群时延变化为11ns。基于高速椭圆滤波器群时延特性较差,本文加入均衡时延滤波器电路来校正群时延特性,同时不影响前级的幅频特性,从而达到优化整体滤波器的性能。开关电流（SI）滤波器是处理离散时间的信号,输入信号经过电流的采样和保持后,通过开关电流积分器对电流信号进行处理,最后经过滤波器输出离散时间信号。基于开关电流滤波器优良的高频特性,进行了SI滤波器的原理分析和电路设计。根据系统设计和Cadence仿真得,SI滤波器的SFDR为62dB,滤波器的截止频率为161.6MHz,群时延为24ns。本文基于椭圆滤波器,建立两种完整的低通滤波器电路基本单元电路和仿真方案。综合这两种滤波器,在保证同样的幅度条件下,SI滤波器能显著减少输出信号的失真度。讨论了模拟低通滤波器的相关设计思路和手段,并针这两种滤波器常见的设计问题进行了理论分析、数学建模和模拟仿真。给出了实际跨导器、共模反馈电路和运算放大器等单元子电路的设计结果及Cadence仿真结果。本文的设计背景是基于高速无线通讯系统中DAC后的重构波形的滤波器,鹊玫某晒谙喙赜τ贸『现杏薪洗蟮牟慰技壑怠Ｒ虼吮疚牡难芯砍晒俳诟咚倌Ｄ獾屯瞬ㄆ鞯难芯俊

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的背景和意义
• 1.2 国内外研究概况和发展趋势
• 1.3 研究方法和途径
• 1.4 小结
• 第二章 低通滤波器概述
• 2.1 模拟滤波器的分类
• 2.1.1 低通滤波器
• 2.1.2 高通滤波器
• 2.1.3 带通滤波器
• 2.1.4 带阻滤波器
• 2.2 考尔函数原理
• 2.3 低灵敏度电路的实现
• 2.4 无源网络的跳耦模拟
• 第三章 跨导器电路
• 3.1 概述
• 3.2 基本跨导器原理与公式推导
• 3.3 提高跨导器线性范围的方法
• 3.3.1 源级衰减
• 3.3.2 动态源级衰减
• 3.3.3 交叉耦合
• 3.3.4 非对称源级耦合
• 3.4 跨导器电路
• 3.4.1 跨导器
• 3.4.2 共模反馈
• 3.4.3 在片调谐电路
• 3.4.4 仿真结果及分析讨论
• M-C滤波器'>第四章 G_M-C滤波器
• 4.1 滤波器结构设计
• 4.2 均衡时延电路
• M-C滤波器仿真结果及分析讨论'>4.3 G_M-C滤波器仿真结果及分析讨论
• 第五章 开关电流滤波器
• 5.1 概述
• 5.1.1 SI延迟电路
• 5.1.2 SI积分器
• 5.2 SI滤波器结构
• 5.3 SI滤波器仿真结果及分析讨论
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表文章