DVB-H调谐芯片中有源低通滤波器的设计

摘要

从黑白电视发明到现在，电视的发展走过了一段漫长的岁月。随着新技术的不断面世，电视也越来越受到大家的欢迎，并且为观众提供越来越丰富的节目内容。目前，电视发展到了一个全新的阶段:移动数字电视。移动数字电视是将电视与移动电话这两种如今最火热的消费产品结合在一起，因此移动数字广播电视将会推动下一代无线通信技术的发展，具有广阔的市场前景。
　　 在移动数字电视市场的众多标准中，数字视频广播，手持终端拥有最广泛的市场普及率及全球最强大的业界研发队伍。本论文的目的，就是要设计一款可应用于DVB-H调谐芯片中的可变带宽有源低通滤波器。
　　 论文先介绍了滤波器的发展现状与分类，接着分析了OPAMP-RC、OPAMP-MOSFET-C、OPAMP-MOSFET-RC、Gm-C滤波器各自的优点与缺点，由于Gm-C滤波器性能突出，本次设计的滤波器采用Gm-C结构。在详细介绍了级联型Gm-C滤波器与梯型(LC)Gm-C滤波器中的有源器件等效替代法与信号流程图法之后，选择有源器件等效替代法设计了一款八阶切比雪夫型Gm-C有源低通滤波器。由于工艺容差、环境温度的变化、器件老化等原因会使滤波器的频率特性不稳定，需要设计自动频率调谐电路来稳定滤波器的性能，在比较了压控振荡器、压控滤波器、开关电容等自动调谐技术的优缺点之后，设计了一款开关电容自动调谐电路。由于调谐芯片应用于不同的频段，要求滤波器的-3dB带宽可变，在比较了几种常用改变滤波器带宽方法之后，设计了一个可改变滤波器带宽的电路。
　　 本次设计的有源低通滤波器采用TSMC公司的90nmCMOS工艺。由仿真结果可以得出，该有源低通滤波器的带宽可以在3MHz、3.5MHz、4MHz之间切换，线性输入范围可达160mV，总谐波失真在0.6％左右，该滤波器的电源电压为1.2V，功耗在5～10mW之间，所有的性能都满足系统指标要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 滤波器的发展现状

1．3 论文的主要工作

1．4 论文的组织结构

第2章 滤波器设计原理

2．1 滤波器的分类

2．1．1 滤波器按功能分类

2．1．2 滤波器按近似方法分类

2．1．3 滤波器的工作方式区别

2．2 连续时间滤波器中的积分器单元

2．3 Gm-C滤波器的综合方法

2．3．1 级联型Gm-C滤波器

2．3．2 梯型(LC)Gm-C滤波器

2．4 滤波器的性能指标

2．4．1 动态范围

2．4．2 总谐波失真

2．4．3 功耗

2．5 小结

第3章 可变带宽低通滤波器设计

3．1 零中频系统结构与低通滤波器性能要求

3．2 从滤波器设计

3．3 跨导器Gm的实现

3．3．1 输入管为工作在线性区MOS管

3．3．2 输入管为工作在饱和区MOS管

3．3．3 本次设计的跨导电路

3．4 偏置电路设计

3．4．1 带隙基准电流源电路设计

3．4．2 偏置电压电路设计

3．5 自动频率调谐电路设计

3．5．1 常用间接调谐技术对比

3．5．2 开关电容自动调谐电路设计

3．6 可变带宽电路的设计

第4章 电路性能仿真

4．1 带隙基准源仿真

4．1．1 基准源的温度特性仿真

4．1．2 基准源的电源特性仿真

4．1．3 基准源的PSRR特性仿真

4．1．4 基准源的启动特性仿真

4．2 跨导器仿真

4．2．1 跨导器中运放的幅频特性仿真

4．2．2 跨导器线性输入范围仿真

4．2．3 跨导器幅频特性仿真

4．3 从滤波器性能仿真

4．4 开关电容调谐电路中比较器性能仿真

4．5 滤波器整体性能仿真

第5章 低通滤波器的版图设计

5．1 版图设计概述

5．2 从滤波器版图设计

5．2．1 跨导器版图设计

5．2．2 回转器版图设计

5．2．3 从滤波器版图设计

5．3 偏置电路版图设计

5．3．1 带隙基准源版图设计

5．3．2 偏置电压电路版图设计

5．4 自动频率调谐电路版图设计

5．5 整个有源低通滤波器版图设计

5．6 参数提取及后仿

总结与展望

致谢

参考文献

附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目