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近些年来,由于半导体和通信产业对集成电路的性能提出了越来越高的要求,模拟集成电路的设计正不断的从传统的电压模式转向电流模式的发展阶段。电流模式电路在电压、速度、功耗、摆幅范围等性能参数方面显示出的各种优越性,为许多模拟电路与系统提供了具有足够吸引力的解决方案,因此研究设计高性能的电流模式器件以及开发各种电流模式模拟应用电路的重要性是显而易见的。电流差分跨导放大器(Current Differencing Transconductance Amplifier,简称CDTA)是一种新型的电流模式有源器件,在高频连续时间模拟滤波器、振荡器、高速整流电路等模拟信号处理领域具有广阔的应用前景。而随着各种CMOS数模混合信号集成电路的飞速发展,这要求模拟集成电路的设计应尽可能地满足CMOS工艺,且具有较低的工作电压和较高的频率带宽。本文详细地分析了CDTA的基本原理和研究现状,研究了多种CDTA的电路实现方法,提出了新型的高性能CMOS CDTA电路及其具体应用实例,论文主要工作有以下几方面:1.提出了一种新型的低压高性能电压线性可调谐CMOS CDTA电路。该电路基于低压共源共栅电流镜有源电阻带宽补偿技术,使得电路获得了较高的频率带宽、精确的镜像电流以及较高的输出阻抗。同时电路以MOSFET线性组合单元作为跨导放大级电路的差分输入对,不仅提高了电路的线性度,而且可以直接通过外接电压对跨导增益实现线性调谐。本文还分析了电路的多种设计考虑,如阻抗特性、电流跟随误差、失调电路、线性度以及噪声性能等。所提出的电路采用了GlobalFoundries’0.18μm CMOS工艺,在Cadence Virtuoso ADE环境下进行了仿真实验分析,Spectre仿真结果表明电路能在±0.8V电源下工作,其-3dB接近1GHz。另外,跨导增益具有286.9μS~852.1μS电压线性调谐范围。为了验证所提出的电路实用性和可靠性,本文以一个全差分带通滤波器作为实例,证明了所提出的CDTA电路在低压高速模拟信号处理领域的具有潜在的优势。2.提出了一种新颖的数字可编程CDTA电路。在电压线性可调谐CDTA电路的基础上,通过在电路内部集成可编程电流镜阵列,使得输出端的电流增益具有了数字可调性。因而,所提出的数字可编程CDTA电路实现了模拟和数字混合调谐方式,能广泛的应用于数模混合信号处理领域,具有较大的实用性。另外,本文提出了一直用基于数字可编程CDTA的模拟数字混合信号调制电路。所提出的电路只采用了一个数字可编程CDTA、2个电容和2个电阻实现。通过对电路配置相应的模拟调谐电压和数字开关信号,该调制电路能够同时实现调幅(AM)、调频(FM)、幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)以及正交幅度调制(QAM)。在Cadence Virtuoso ADE环境下采用GlobalFoundries’0.18μm CMOS工艺对电路进行仿真实验分析,验证了所提出的电路具有较强可靠性和实用性。