可調帶寬低功耗超寬帶GM-C低通濾波器的研究與設計.pdf

1、濾波器是信號處理的重要單元。隨著集成電路技術和通信技術的發(fā)展，全集成有源濾波器的設計已經成為國際學術界所關注的前沿課題之一。特別是近年來，片上系統(tǒng)(System-on-a-Chip)的發(fā)展也迫切需要解決有源濾波器的全集成問題。目前，用于UWB、硬盤驅動器的高頻帶寬可調低通濾波器最高截止頻率可以達到1-3GHz。本文致力于研究一款低功耗、頻率大范圍可調的CMOS全集成低通濾波器。
　　文中首先分析了濾波器不同類型的結構，挑選了速度最

2、快的Gm-C結構作為基本結構。其次分析了不同類型的Gm單元，選取Nauta單元作為基本單元。然后進行電路結構的改進、電路的設計和仿真、版圖設計;最終完成了一個截止頻率在29MHz-3.1GHz內64檔可調的四階Gm-C低通濾波器的設計。電路中通過使部分Gm單元共用共模偏置電路，節(jié)省了大約30％的功耗。Gm單元被設計成2階可調，兩檔Gm值大小為1∶6，從而在低頻處節(jié)省大部分功耗。在分析電路高頻限制因素后，通過提高控制MOS開關管的電壓，從

3、而使濾波器可以在高達3GHz處工作。最終參考射頻版圖設計規(guī)則，完成了版圖的設計。
　　芯片采用SMIC0.13um CMOS工藝實現(xiàn)。采用的電源電壓為1.2V，占用的芯片面積為0.04 mm2。濾波器截止頻率在29MHz-3.1 GHz內64檔可調。其中在29MHz-610MHz內，功耗3.36mW，SFDR達到51.5dB以上，IIP3為19dBm;在610MHz-3.1GHz內，功耗18.37mW，濾波器SFDR達到56.5d