高性能CMOS濾波器的研究與設計.pdf

1、隨著無線通訊技術的發(fā)展，無線射頻接收機已經成為人們研究的熱點之一。作為無線射頻接收機前端中起信道選擇和濾波作用的濾波器是系統(tǒng)中核心模塊之一。濾波器的性能不僅直接影響著無線射頻接收機的性能，而且還關系著最終產品的制造成本、功耗和尺寸。因此，為了滿足射頻芯片低成本和高性能的要求，采用CMOS工藝來實現(xiàn)單片集成的低功耗、高線性度濾波器的設計就顯得十分重要。
　　本論文對高性能的跨導運算放大器(Gm)電路以及高階Gm-C有源濾波器的設計理

2、論、設計方法和實現(xiàn)過程進行了深入研究。首先，從有關濾波器的基本理論知識出發(fā)，總結了濾波器的不同分類，對比分析了濾波器的多種近似函數(shù)和綜合方法的優(yōu)缺點，確定了本文的濾波器結構，并分析了濾波器的主要性能指標和總結了濾波器的一般設計步驟。然后，對比分析了源級退化結構、帶輔助源耦對結構和交叉耦合差分對結構等幾種提高跨導放大器線性范圍技術的優(yōu)缺點，提出了一種基于翻轉電壓跟隨器(flipped voltage follower，F(xiàn)VF)拓撲結構的低

3、功耗高線性的高性能跨導放大器，并對其具體實現(xiàn)電路的工作原理進行了詳細的理論分析，同時運用仿真軟件對電路的驗證結果表明此結構電路在功耗和線性度方面都有較好性能。最后，綜合系統(tǒng)具體指標要求，利用本文所設計的高性能跨導放大器結構，采用雙二階級聯(lián)電路綜合的方法，通過對雙二階結構的非理想效應的優(yōu)化和雙二階級聯(lián)順序的考慮，設計了一款低功耗高線性的高性能六階巴特沃斯Gm-C低通濾波器。同時，采用固定跨導值和開關電容陣列的方法實現(xiàn)了濾波器截止頻率之間的

4、變換。
　　采用SMIC 0.18μm CMOS工藝，在Cadence中完成了濾波器整體電路設計和版圖繪制，并對整個濾波器電路進行了模擬仿真，得到了較好的性能。所設計濾波器能夠穩(wěn)定實現(xiàn)增益為0dB時的70K、140K和210K多種頻段之間變換，其截止頻率誤差控制在±2％以內，鄰道抑制大于32dB，IIP3大于22.6dBm，輸入噪聲小于1.66μV/sqrt(Hz)，在1.8V電源電壓下消耗的功耗為1.37mW，滿足了系統(tǒng)的多頻帶