开关电流双二次滤波器的研究与设计

摘要

开关电流技术是继开关电容技术之后发展起来的一种新的模拟取样数据信号处理技术,除了与标准数字CMOS工艺完全兼容外,还具有低成本、低电压、低功耗以及易于集成的优点,是继开关电容技术之后,数字/模拟混合集成电路发展的新方向。
　　本文对开关电流电路的工作原理、电路结构和制约开关电流电路性能的非理想因素及其电路改进技术进行了深入研究,并对有重要应用前景的开关电流双二次滤波器的实现技术进行了深入地探讨和研究。论文的主要研究成果概括如下:
　　1.设计了延迟线电路,解决了由于电路级联而带来的振幅衰减问题。HSPICE仿真结果表明,该电路能精确地对输入信号进行采样保持,并且能对输入信号进行延迟,可作为离散时间系统的基本单元电路。
　　2.对第一代开关电流存储单元产生的时钟馈通误差做了合理的近似分析,设计了一种高性能开关电流存储单元,该电路仅在第一代存储单元的基础上增加了一个MOS管,使误差降为第一代存储单元的4％,是同类研究中最简单的结构。
　　3.设计了高性能开关电流双线性积分器,该双线性积分器采用共源共栅结构,传输误差只有1%,可作为开关电流滤波器、Σ??调制器等系统的基本模块。
　　4.设计了IIR二阶低通巴特沃斯开关电流滤波器,该滤波器的所有元件均由MOS管构成,充分体现了开关电流技术的优点。HSPICE的电路仿真结果与MATLAB中的理想仿真结果对比表明,该滤波器性能良好。
　　5.对可编程开关电流滤波器进行了初步研究,设计了电流镜阵列,可通过外部数字电路控制电流镜阵列的输出电流,从而调节滤波器的系数,最后给出了数控电路部分的算法。

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第一章 绪论

§1.1 开关电流技术产生的背景

§1.2 开关电流技术与开关电容技术的比较

§1.3 开关电流技术的发展与研究现状

§1.4 论文主要工作与章节安排

第二章 开关电流电路的基本结构

§2.1 开关电容技术基础

§2.2 开关电流电路基本工作原理

§2.3 开关电流电路基本模块

§2.4 第二代开关电流存储单元仿真中存在的问题及解决办法

§2.5 本章小结

第三章 开关电流电路误差分析及改进方法

§3.1 时钟馈通误差

§3.2 传输误差

§3.3 失配误差

§3.4 电子噪声误差

§3.5 简化的甲乙类存储单元及双线性积分器的设计

§3.6 开关电流电路延迟线的设计

§3.7 本章小结

第四章 开关电流双二次滤波器的综合技术

§4.1 引言

§4.2 滤波器的类型

§4.3 s域到 z 域之间的变换

§4.4 频率畸变

§4.5 无限长单位冲击响应(IIR)开关电流滤波器的设计思路

§4.6 本章小结

第五章 I IR 二阶低通巴特沃斯开关电流滤波器的实现电路

§5.1 引言

§5.2 高性能开关电流存储单元的设计

§5.3 电流镜

§5.4 分流器的设计

§5.5 高性能开关电流双线性积分器的设计

§5.6 滤波器系数的电路实现

§5.7 IIR二阶低通巴特沃斯开关电流滤波器的具体实现电路

§5.8 本章小结

第六章 可编程开关电流滤波器的初步研究

§6.1 可编程开关电流滤波器的基本思路

§6.2 电流镜阵列

§6.3 电流镜阵列的误差

§6.4 本章小结

第七章 总结及展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果