基于改进型电流传输器的多功能滤波器的研究

摘要

论文主要研究MOS管构成的第二代电流传输器(CCII)、第二代电控电流传输器电路(CCCII)的设计及其应用。首先介绍了电流模式电路在模拟集成电路设计中的重要性以及研究的必要性、MOS晶体管的模型结构,并在理论上详细分析了由MOS晶体管构成的几种电流镜电路;然后借鉴国内外最新研究成果,对电流传送器电路进行了深入的研究;最后分别以多输出第二代电流传输器(MOCCII)、多输出第二代电控电流传输器(MOCCCII)等为主要组成部件构成几种通用电流模式滤波器电路,并分析了相对于传统滤波器的优越之处。主要工作包括以下几个方面:
　　1、提出了以运算放大器、缓冲器为基础的结构简单、工作电压低、高带宽的CMOS CCII电路,并用基本电流镜以及共源共栅电流镜对CCII电路扩展。对CMOS MOCCII电路进行了HSPICE模拟,模拟结果表明,在±1.2V电源电压下,基于共源共栅电流镜的MOCCII端口电压传输特性的截止频率为1.12GHz,端口电流传输特性的截止频率为1.27GHz;基于基本电流镜的MOCCII端口电压传输特性的截止频率为1.10GHz,端口电流传输特性的截止频率为3.39GHz。
　　2、提出了MOS晶体管构成的以电调谐小信号电流放大电路为基础的电控电流传输器电路。通过调节偏置电流IA、IB可以方便地控制输出电流,这是电控电流传输器优于传统电流传输器的地方,同时是实现可调谐电流模式滤波器的基础。
　　3、系统设计了结构简单的电流模式二阶通用滤波器电路。该滤波器由2个MOCCII有源器件和2个RC无源元件组成,能同时实现低通、高通、带通、带阻和全通五种滤波器功能。通过分析与仿真,得出该滤波电路的正确性和可集成性。
　　4、提出了基于MOCCCII的两种滤波器电路。分别为单输入多输出电流模式滤波器电路、多输入多输出电流模式滤波器电路。
　　(1)提出的单输入多输出通用电流模式滤波器由3个CCCII有源器件和2个RC无源元件组成,能同时实现低通、高通、带通、带阻和全通五种滤波器功能。
　　(2)提出的多输入多输出通用电流模式滤波器由1个MOCCCII有源器件、1个CCCII-有源器件、2个RC无源元件组成,能同时实现低通、高通、带通、带阻和全通五种滤波器功能,且可通过调节偏置电流的大小改变滤波器的极点角频率和品质因数。电路具有设计简单、灵敏度低和模块化的优点。

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第一章 绪论

§1.1 电流模式电路概述

§1.2 本论文的主要研究内容

§1.3 本论文的章节安排

第二章 晶体管模型和电流镜

§2.1 MOS晶体管模型[6,7]

§2.2 电流镜

§2.3 本章小节

第三章 电流传输器电路的分析和设计

§3.1 电流传输器概述

§3.2 高带宽CMOS CCII电路设计

§3.3 基于小信号电流放大器电路的CCCII电路设计

§3.4 本章小结

第四章 基于改进型电流传输器的多功能滤波器设计

§4.1 滤波器的基本理论

§4.2 基于改进型电流传输器的三输入单输出电流模式滤波器

§4.3 基于CCCII单输入多输出电流模式滤波器

§4.4 基于MOCCCII多输入多输出电流模式滤波器

§4.5 本章小结

第五章 结束语与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果