随着移动通信产品、可穿戴设备,便携式生物医疗器件等需要电池供电的移动电子产品的性能不断提高,使用市场的不断扩大,使得对于如何减小电路功率消耗成为重要的研究方向。因此,对于低功耗模拟IC设计技术的研究变得极其必要且意义重大。模拟滤波器作为模拟信号处理中广泛应用的模块,关于它的的低功耗研究对于整个模拟IC的低功耗设计是很有帮助的,本文重点研究凭借优越的性能一直被广泛使用的OTA-C滤波器。本文参考了国内外大量关于低压低功耗模拟IC设计的方法,通过对这些方法性能表现的全面分析与评估,采用亚阈值区电路作为本文低功耗研究的重点方向。接着研究了跨导放大器的原理并且分析了其在饱和区和亚阈值区的直流特性,可以知道亚阈值区的OTA(跨导运算放大器)输出电流与输入的差分电压是双曲正切函数的关系,以此作为基础,解决亚阈值区输入线性范围过小的问题。本文用了四种方法来改善OTA输入线性范围:源级负反馈、栅极负反馈、衬底驱动以及一种特殊电路结构——Bump线性化结构,其中衬底驱动既有效降低了对电源电压的要求并且可以使栅极空出来提供反馈,Bump电路是在差分对管的两条支路中间增加一条包含两个管子的支路,可以有效提高像亚阈值区OTA这种具有双曲正切函数关系的电路结构的输入线性范围。这四种方法在提高线性度的同时也使得跨导增益降低了,造成OTA直流增益过小,不利于推广使用,因此,本文又使用了一种改进的新型电流镜作为输出级,大大提高了输出阻抗,进而使得直流增益增大,并且这种新型的电流镜同时也是适合低电源电压应用的。最后将这种OTA应用到最终设计的OTA-C滤波器中,实现低压低功耗大输入摆幅的设计。本文所有的电路使用的都是0.18μm标准CMOS工艺,在Cadence的Virtuoso Schematic Compose上完成电路设计,然后再在Analog Design Environment上进行仿真验证,通过仿真显示,在0.9V的电源电压下,最终完成的OTA直流增益可以达到40dB以上,截止频率约为55kHz,输入线性范围由原来的几十毫伏提升到?1V,并且功耗只有110nW,由其所构成的OTA-C滤波器截止频率约600Hz,输入摆幅可以达到0.8V,通带较平坦,阻带衰减较快,总体来说性能良好,最终也只有不到400nW的功耗。可以看出,本文所设计的OTA及其所构成的滤波器是符合我们所要求的大线性度低功耗要求的。作为通用模块,本文所设计的OTA以及OTA-C滤波器是可以在模拟IC低功耗设计中起到关键作用的。