全平衡数字控制电流传输器设计与应用

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在当今信息社会,连续时间全集成滤波器作为电子器件的重要组成部分,在微电子学、电路与系统等研究领域有着重要意义。设计数字控制可调的电流模式滤波器更是该领域一个非常重要的课题。本文综述了滤波器的基本原理,从滤波器的传输函数分类列举了滤波器的类别,详细介绍了可编程滤波器的各种设计方法,比较了优缺点以及实用性。详细介绍了电流模式电路的基本概念,对近年来基于各种不同有源器件的电流模式滤波器做了比较,特别是基于电流传输器实现的滤波器研究情况进行了具体分析。本文提出全平衡数字控制电流传输器(DFBCCⅡ)在此基础上提出了基于全平衡数字控制电流传输器(DFBCCⅡ)的全平衡结构的可编程电流模式滤波器设计方法。本文的主要工作:(1)在借鉴国内外成果的前提下,引入数字控制单元,提出了全平衡数字控制电流传输器(DFBCCⅡ)实现了数字控制模拟器件。该电路采用全平衡差分式输入输出,电路结构严格对称,同时引入了共模反馈电路,因此具有极强的共模信号和偶次谐波抑制能力,虽然引入反馈电路,但该结构满足稳定性要求;电路的X端口电阻具有数字可调性,Y、Z端阻抗高;该电路采用并行MOS跨导结构电压传送电路,消除了传统CCCⅡ电路中MOS管尺寸严格匹配而工艺上难实现的缺陷;提出的电路全部由MOS管构成,电路功耗很低,易于实现集成;最后利用Pspice仿真,验证了上述优点。(2)提出基于DFBCCⅡ的全平衡式可编程电流模式滤波器设计方法,该设计方法通过外接数字信号能实现滤波器的参数可调;该设计方法能通过改变拓扑结构实现各种不同适用范围的滤波器;通过理论分析和仿真结果证明了全平衡式结构具有降低共模增益和抑制偶次谐波的优点;该设计方法能实现任意阶数的滤波器,同时包含的有源器件少,n阶滤波器仅需要n个DFBCCⅡ模块,以及2n个接地电容,不含电阻,易于集成、功耗低;对滤波器参数的灵敏度进行理论分析和仿真验证,证明滤波器系统具有很低的灵敏度;对滤波器器件的非理想特性进行理论分析和仿真,验证了该器件的结果符合滤波器设计。
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