【摘 要】
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集成电路发展至今,滤波器已经成为系统中不可或缺、很常用的一个单元。模拟集成电路中常用的滤波器主要有三种:开关电容(Switched-Capacitor)滤波器,有源RC(Active-RC)滤波器
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集成电路发展至今,滤波器已经成为系统中不可或缺、很常用的一个单元。模拟集成电路中常用的滤波器主要有三种:开关电容(Switched-Capacitor)滤波器,有源RC(Active-RC)滤波器和跨导电容(Gm-C)滤波器,以上滤波器结构分别有着各自的优缺点和应用场合。本文结合实际项目中的需要,完成了两种基于贝塞尔(Bessel)逼近的低通滤波器的设计,分别是应用于陀螺仪传感器读出系统中的Gm-C结构以及应用于加速度计读出系统中的Switched-Capacitor结构。在传统OTA结构基础之上,本文引入了迁移率补偿技术。本文设计的OTA利用工作在三极管区和亚阈值区的MOS管带来的三次谐波异号的特点,完成了对三次谐波的抑制。经过合理的设计,OTA的线性度可以达到?70dB。由于OTA的伪差分特性,本文引入了共模反馈和共模前馈共同作用的共模信号控制电路,完成了对OTA输出共模电压的控制。最后,为了让滤波器对后级有更好的驱动能力,本文在Gm-C结构基础之上,采用了Gm-Opamp-C结构,很好地解决了滤波器驱动电阻的问题。Switched-Capacitor滤波器主要应用于低频场合,频率越低,它的优势越明显。结合Active-RC滤波器的特点,本文在MFB结构基础之上,用简单的电阻等效方法,完成了一个Switched-Capacitor滤波器的设计。整个滤波器的面积只有500μm×500μm左右,并且它的线性度高达-82dB。最后,本文分别在0.5μm工艺下完成了4阶Bessel低通Gm-C滤波器版图设计、在0.6μm工艺下完成了2阶Bessel低通Switched-Capacitor滤波器版图及其所在芯片的整体版图设计。
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