用于人体通信的宽带滤波器研究与设计

发布时间：2017-06-15 17:13

  本文关键词：用于人体通信的宽带滤波器研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子信息科学、生物科学等领域的交叉融合,以人体为中心的体域网通信技术已逐渐形成了一个新兴的研究领域。在人体信道系统传输中,为了抑制对无线环境中存在的高频电磁干扰以及人体介质本身存在的心电、肌电、脑电等低频生物电干扰,提高接收系统质量,需要设计高矩形系数的多阶滤波器。另外,针对未来的多节点、多通道、高速等的应用需求以及便携式或植入式的应用场景,需要研究一种低功耗且通频带宽达百兆以上的有源多阶滤波电路,用于宽带高增益放大电路之前,以提高接收系统信噪比。针对人体通信系统中便携式或植入式低功耗的要求及高速的要求,本文研究了低功耗宽带电流差分电压缓冲放大器(CDBA),并在电流差分电压缓冲放大器基础上,研究了适用于人体通信系统的低功耗宽带高阶滤波器。本文主要工作可概括如下:(1)提出一种新型MOS模拟集成电路小信号分析计算方法。本文提出一种多端控制反馈系统模型,理论上推导出与简单的控制反馈系统具有形式一致、物理意义一致的输出表达式,实现了多端控制反馈系统及简单控制反馈系统的统一。进一步将MOS管抽象成多端控制放大器,采用多端控制反馈系统模型,能够快速分析计算出增益、输入输出阻抗等小信号参数。(2)提出一种新型的低功耗、宽带的电流差分电压缓冲放大器电路。该电路电流输入级采用倒置的电压跟随电流源与共源共栅电流源相结合的结构,电流输出级采用了共源共栅电流镜,在保证电流传输精度的同时,拓宽了电流传输带宽,并降低了功耗。采用180nm CMOS工艺实现所提出的CDBA电路的芯片设计,在±0.9V的电源电压下,芯片的后仿真结果表明:电流传输达到带宽508MHz,电压传输带宽263MHz,整个电路功耗为219μW。(3)将提出的CDBA应用于高阶滤波器研究与设计,基于CDBA大时间常数积分电路,提出了一款新型高集成度多环反馈多阶滤波器。采用180nm CMOS工艺对提出的滤波器电路进行芯片设计,滤波器后仿真结果表明:-3dB通频带为1M-105MHz,在100kHz频率处衰减62dB,在1GHz频率处衰减90dB,滤波器功耗为1.6mW,较好满足了人体通信系统的频段与功耗要求。
【关键词】：电流差分电压缓冲放大器 多端控制反馈模型 高阶滤波器 低功耗 宽带
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 研究现状12-15
• 1.3 论文的研究内容及组织架构15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 电流差分缓冲放大器电路理论与设计17-41
• 2.1 电流差分缓冲放大器（CDBA）介绍17-21
• 2.1.1 CDBA概述17
• 2.1.2 CDBA电路符号与端口特性17-18
• 2.1.3 CDBA电路实现方式18-21
• 2.2 一种新型MOS模拟集成电路小信号分析方法21-29
• 2.2.1 引言21-22
• 2.2.2 多端控制反馈系统模型22-23
• 2.2.3 MOS晶体管多端控制模型23-25
• 2.2.4 MOS晶体管模拟集成电路采用多端控制反馈系统模型解法25-28
• 2.2.5 方法总结28-29
• 2.3 一种新型电流差分缓冲放大器电路设计与实现29-35
• 2.3.1 新型CDBA电路29-30
• 2.3.2 倒置的电压跟随电流源（FVFCS）30-32
• 2.3.3 共源共栅电流镜32-33
• 2.3.4 电压缓冲放大器33-35
• 2.4 仿真结果35-39
• 2.5 与相关文献的性能比较39-40
• 2.6 本章小结40-41
• 第三章 基于提出的CDBA的宽带滤波器设计41-51
• 3.1 滤波器理论41-44
• 3.1.1 滤波器基本概念41
• 3.1.2 连续时间有源滤波器41-43
• 3.1.3 高阶滤波器设计方法43-44
• 3.2 滤波器电路设计指标44
• 3.3 用于人体通信的宽带滤波器电路设计44-50
• 3.3.1 基于CDBA的大时间常数积分电路45-47
• 3.3.2 一种新型大时间常数的高阶高通滤波器电路设计47-48
• 3.3.3 低通滤波器电路设计48-49
• 3.3.4 跨导放大器电路设计49
• 3.3.5 宽带高阶带通滤波器电路设计49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 滤波器版图设计与后仿真51-54
• 4.1 滤波器芯片的版图设计51-52
• 4.2 滤波器后仿真结果52-53
• 4.3 与相关文献的性能比较53
• 4.4 本章小结53-54
• 总结与展望54-56
• 总结54
• 展望54-56
• 参考文献56-62
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果62-63
• 致谢63-64
• 附件64

  本文关键词：用于人体通信的宽带滤波器研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：453036