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全集成连续时间滤波器的研究是当前国内外微电子、电路与系统学界研究的前沿课题。连续时间滤波器在通信、电子测量、仪器仪表、自动控制等方面有着广泛的应用前景,特别是在数字模拟混合信号处理及通信集成电路中有着重要的应用。而OTA-C有源滤波器因为具有良好的高频性能和电控能力,与MOS VLSI工艺兼容等优点而成为现代滤波器领域中的一个极有前景的发展方向。 本文的工作重点是改进CMOS OTA差动输入级的线性输入范围,本文采用了非对称交叉耦合双单元输入级和对称差分对组合构成的一种新型跨导集成运算放大器(OTA,Operational Transconductance Amplifier),其电路中的恒流源用共源共栅电流镜代替,并在Hspice软件平台上对具体电路做了修改和测试。 本文的主要工作包括以下几点: 1、系统介绍了CMOS OTA的基本原理及典型电路结构,对比了几种改进的OTA优缺点,设计了一种由非对称交叉耦合双单元输入级和对称差分对组合构成的OTA。仿真结果表明:差分输入电压在(-1.4V~1.4V)的变化范围内,输出电流与输入电压成线性变化,其传输特性的非线性误差不高于3％,其输出电流的-3dB截止频率为170MHz;且跨导增益可调谐,通过调节偏置电流实现跨导增益可调。 2、研究了OTA在模拟运算电路上的几种典型应用,基于本文中的新型OTA模块器设计一个浮地回转器,并用浮地回转器替代无源电感设计五阶切比雪夫滤波器。 3、研究了基于OTA-C架构的连续时间滤波器的设计方法。基于本文中的新型OTA模块进行了双二阶滤波器的设计,此滤波器具有低通、带通、高通、带阻滤波功能;并且利用新型跨导器的可调谐特性,重点对带阻特性进行研究,通过改变OTA的跨导增益来调节带阻滤波器的阻带中心频率。用级联法对基于新型跨导放大器的高阶滤波器进行设计,实现了七阶巴特沃斯低通滤波器,通过Hspice仿真验证了正确性。