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随着集成电路和通信系统的不断发展,全集成有源滤波器成为目前集成电路与系统领域研究的热点,受到国内外学者和产业界的广泛关注。本文的研究任务是基于电力线载波(Power Line Carrier)通信系统,实现一款应用于该系统接收通路的带通滤波器。 该滤波器的设计采用的是中芯国际SMIC0.18μm1.8V工艺。根据系统指标的要求,带通滤波器的中心频率是132KHz,带通宽度是40KHz,带内纹波是1dB,三阶交调(IM3)小于-50dB。 论文首先总结了国内外全集成有源滤波器的研究现状和发展动态,在此基础上,从网络综合理论出发,较系统的研究了基于信号流图模拟法(ladder)的全集成滤波器的设计技术。 接着,简要介绍了电力线载波通信系统的基本架构,提出了在该系统接收通路中带通滤波器的设计指标。随后,以双端接载的无源LC梯形网络,作为滤波器的设计原型,详细推导了六阶Chebyshev I带通滤波器的信号流图的实现过程,得到了基于反相积分器的有源RC滤波器。然后讨论了增大滤波器动态范围,提高线性度的方法,给出了相应的全差分有源RC滤波器的实现,以及适用于本滤波器的片内自动调谐电路。最后给出了R-MOS-C active滤波器版图设计的注意事项,重点分析了差分电路匹配的重要性以及深亚微米工艺下数模混合版图设计过程中需要注意的要点,最终将这些方面应用到滤波器版图设计中。 通过仿真验证,实现的滤波器性能参数为:中心频率为130KHZ±3KHz;通带宽度为40KHz±2KHz;通带纹波最大为1.03dB;在频率50KHz和300KHz处,分别衰减56dB和53dB;输入频率130KHz和150KHz,幅度峰峰值为500mV的双通道信号时,IM3为-60dB;滤波器整体的功耗为3mw,符合系统设计的指标要求。 本文的创新之处在于使用信号流图技术在PLC系统中实现了全差分有源RC带通滤波器,提出了提高滤波器线性度和动态范围的方法。本论文的设计方法对实现高动态范围、低灵敏度的带通滤波器设计具有很好的参考价值。