基于多输入多输出电流传输器的有源滤波器研究

发布时间：2017-11-12 15:19

  本文关键词：基于多输入多输出电流传输器的有源滤波器研究

  更多相关文章： 电流传输器 混合模式 电压模式 电流模式 高阶 PSPICE

【摘要】：近年来,随着通信科技以及经济的快速发展,对滤波器的要求和需求也不断增加。随着第三代移动通信(3G)的广泛使用和第四代移动通信(4G)的问世,以及第五代移动通信(5G)的研究,通信中使用的工作频带不断加宽,因此要求滤波器具有更好的滤波特性。这就要求滤波器具有较宽的频带、比较快速的处理速度、比较简单的电路结构、以及比较小的功耗等特性。为从根本上解决该问题,有效的方法是使用通用的有源器件,利用有源滤波器的低阻抗、电压摆幅小、速度高、频带宽的特点。本文基于电流传输器的多输入多输出特性,首先提出了用改进的差动差分电流传输器设计混合模式双二阶滤波器。该滤波器电路结构简单,可处理电流模式和电压模式的信号,并且在两种模式下均可同时实现低通、带通和高通的滤波特性。此外所提出的滤波器对器件理想情况以及非理想情况的灵敏度很小。在第一种混合模式滤波器电路的基础上,提出了基于改进差动差分电流传输器的改进混合模式双二阶滤波器。同原来的混合模式双二阶滤波器电路相比,改进混合模式双二阶滤波器的电路比原来电路少用了一个差动差分电流传输器和一个电容。而且改进的电路同样拥有原来电路所具有的良好特性。其次根据差动差分电流传输器端口特性设计出一阶电压模式滤波器的基本节,该基本节可实现高通和低通特性;以及设计出一个二阶电压模式滤波器的基本节,此基本节可实现高通、低通和带通的功能。通过级联法将一阶基本节与二阶基本节级联分别形成三阶巴特沃斯低通、高通以及带通的滤波器。再次设计了电流模式的一阶滤波器基本节,该基本节通过改变器件的属性,分别具有低通和高通的特性。接着设计了二阶电流模式滤波器的电路,该电路可同时实现低通、高通以及带通的滤波特性。根据级联法,用一个二阶滤波器基本节电路和一个一阶滤波器基本节电路,通过不同端口的级联分别设计了三阶巴特沃斯低通、带通以及高通滤波器;用两个二阶滤波器基本节通过不同端口的连接实现了四阶巴特沃斯低通、高通以及带通滤波器;并且通过多个基本节的不同端口的级联可形成高阶滤波器。最后通过Cadence IC5141对改进的差动差分电流传输器的版图的设计,并通过设计规则检查(DRC)和版图原理图一致性检查(LVS)。为了验证本文提出的滤波器电路的可行性,采用PSPICE进行仿真。仿真时采用了台湾积体电路制造公司(TSMC)的0.18μm和Berkeley short-channel IGFETmodel(BSIM)90nm的CMOS工艺参数:用90nm的CMOS工艺对两个混合模式滤波电路仿真,用CMOS 0.18μm的工艺来仿真电压模式高阶滤波器和电流模式高阶滤波器,实验结果表明本文提出的电路是可行的。基于电流传输器的各种模式滤波器在模拟信号处理中具有重要的作用,它能实现电流模式、电压模式和混合模式信号的转换与滤波,在微电子学、自动控制以及电子测量等领域具有广泛的应用价值。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713.8

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本文编号：1176477