低功耗Gm-C带通滤波器的研究与设计

【摘要】传统的红外耳机多使用分立的元器件，造成产品体积较大，功能单一，越来越不符合市场的需要，窄带滤波器是其中比较占用空间的一个器件。随着深亚微米制造工艺和微电子电路设计技术的发展，使得设计一种价格低廉、集成度高、功耗低、功能丰富的红外产品成为可能。本文致力于研究和设计一种可以替代传统外置滤波器的集成有源Gm-C滤波器。Gm-C滤波器由于低功耗、工作频率高等优点，得到了广泛的研究，但是多集中于低通或Q值较低的带通滤波器。对于Q值比较高的窄带滤波器，由于设计的困难，因此受到的关注较少。本文首先对高Q值Gm-C滤波器综合原理进行了深入的研究，然后介绍了Gm-C滤波器的基本模块-跨导器单元，并对几种典型的线性化跨导器进行分析和仿真验证。最后着重研究和分析了频率调谐电路和基于LMS算法的Q值调谐电路，设计了一种Q值大于10的低功耗带通Gm-C滤波器。本文Gm-C滤波器基于global的0.35μm工艺，使用Spectre工具进行电路的设计，版图验证和参数提取使用了Mentor公司的Calibre软件。用Calibre提取的版图参数做后仿真验证，仿真结果和前仿真基本一致。该滤波器中心频率可以在2.8MHz和3.8MHz之间切换，带宽约为260KHz，在所有Corner下，线性输入范围大于400mV，频率调谐误差在1%以内，Q值调谐误差在4.5%以内，THD小于1.8%，电路平均总功耗最大值为7.9mW。
【作者】汪恒毅；
【导师】邝小飞；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，微电子与固体电子学，2014，硕士
【关键词】Gm-C滤波器；跨导器；频率调谐；Q值调谐；

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