基于跨导运算放大器的可变带宽低通滤波器设计

1、    基于跨导运算放大器的可变带宽低通滤波器设计讨论分析了跨导放大器-电容(OTAC)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为126MHz，阻带抑制率大于35dB，带内波纹小于0.5dB，采用1.8V电源，TSMC0.18mCMOS工艺库仿真，功耗小于21mW，频响曲线接近理想状态。0引言射频接收机质量被认为是影响整个系统成本和性能的主要因素。随着无线通信讨论分析了跨导放大器-电容(OTAC)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现

2、，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为126 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0.5 dB，采用1.8 V电源，TSMC 0.18μmCMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。0 引言射频接收机质量被认为是影响整个系统成本和性能的主要因素。随着无线通信移动终端朝着小尺寸、低成本、低功耗方向发展，射频前端系统中的集成滤波器设计显得十分重要。其中，基于CMOS工艺的设计方案以其成本和功耗的优势，已成为有源滤波器设计选择的主流方向。跨导运算放大器(Operation

3、al Transconductance Amplifier)因其工作频率高，电路结构简单，具有电控能力，便于集成等特点被广泛用于有源滤波设计中。电压功耗低的COMS跨导运算放大器，同时有热稳定性能好，芯片面积小，便于集成等优点。由OTA及电容C构成的OTAC滤波器，仅含电容，不含电阻以及其他无源元件，有较低的功耗和较高的应用频率，被普遍应用于高频集成电路领域。从总体上看，国内的模拟滤波器研究成果较少且工艺陈旧;从带宽上来看，低中频结构接收器中高带宽的应用比较少。本文采用CMOS工艺实现了一个应用于片上全集成接收机中频宽带低通滤波器。1 滤波器电路设计梯形结构电路的元件参数灵敏度低，实现时不用考

4、虑传输函数零极点的配对，设计方便，在宽带滤波器设计中有一定的优越性。跳耦结构电路具有较小的寄生敏感度和较大的动态范围。本文低通滤波器设计采用信号流程图方式实现梯形跳耦结构。本文考虑到无源LC滤波电路有优良的灵敏度特性，并且LC电路设计理论非常成熟。所以本文采用LC梯形电路法设计电路。首先根据滤波器指标参数，查表得LC梯形滤波器电路和参数，后对此电路做状态变量分析，写出其电路电压方程，依据状态方程得出相应的信号流图，然后应用跨导运放和电容实现型号流图中的积分器，模拟状态变量。可实现无源LC梯形滤波器到跨导-电容滤波器的模拟变化。查阅滤波器工具书得出，需要采用七阶Butterworth低通滤波器。本文以-3 dB带宽为26 MHz时，50 MHz幅频曲线以-40dB予以说明。根据上述性能要求，查阅滤波器工具书得出，需要采用七阶Butterworth低通滤波器，原型电路如图1所示。 由图2所示电路框图，以电感上的电流及接地电容上的电压为变量列出状态方程，经过方程变化，最后得到全电压量状态方程： 类似式(1)、式(2)可以得V3V7的状态方程。图3电路为最终实现电路。模拟电阻采用跨导G