【正文】 ............................................................................. 4 跨導(dǎo)集成運(yùn)算放大器概述 ................................................................................................ 4 跨導(dǎo)運(yùn)放 OTA 的應(yīng)用 ........................................................................................................ 6 小結(jié) ......................................................................................................................................... 11 第 3 章 OTAC 濾波器的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 12 OTAC 濾波器設(shè)計(jì)方法 ................................................................................................... 12 OTAC 連續(xù)時(shí)間濾波器 ................................................................................................... 12 Mason 法則與網(wǎng)絡(luò)綜合 .................................................................................... 13 連續(xù)時(shí)間濾波器 .................................................................................... 14 二階濾波器的仿真 .......................................................................................................... 16 3. 4 仿真結(jié)果分析 ................................................................................................................. 19 小 結(jié) ....................................................................................................................................... 20 第 4 章 結(jié)束語 ............................................................................................................. 21 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 22 致謝 ....................................................................................................................,.......... .......23 I 無源梯形高階高通濾波器的模擬設(shè)計(jì) 摘要： 無源梯 形高階高通濾波器在各種通信和信號(hào)處理領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，可以使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠地工作。 filters； simulation 無源梯形高階高通濾波器的模擬設(shè)計(jì) 1 第 1 章 概 述 濾波器的概述 許多現(xiàn)代通信系統(tǒng)如電視、電話等都包括各種各樣的濾波器。在這樣的電路中，有源器件是單片集成的。從某種意義上說，集成電感只限于某些特殊的應(yīng)用以及高頻情況下，這是由于集成電感的 Q值比較差，另外電感值也不大，并且 常常不能與標(biāo)準(zhǔn)的 IC 制造工藝相兼容。開關(guān)電容和開關(guān)電流濾波器屬于離散時(shí)間濾波器，而 RC 有源濾波器， MOSFETC 濾波器和 GmC 濾波器則屬于連續(xù)時(shí)間濾波器。開關(guān)電容濾波器的主要特性由時(shí)鐘頻率和電容的比值決定。 RC 有源濾波器是由運(yùn)算放大器、電阻、電容這些基本元件構(gòu)成的。然而，即使采用了這樣的措施，其工作頻 率也不會(huì)太高，主要是運(yùn)算放大器限制了其工作頻率。在設(shè)計(jì)中，首要的問題是集成連續(xù)時(shí)間濾波器的動(dòng)態(tài)范圍，特別是在高 Q 值和低電壓的設(shè)計(jì)中。 跨導(dǎo)集成運(yùn)算放大器概述 我們已知差分放大器的跨導(dǎo) gm 的表達(dá)式為 m qIg kT? （ ） 式中 0I — 差 分 對(duì) 管 的 總 電 流 。理想 OTA 的輸入和輸出阻抗都是無窮大。如果三個(gè)電流鏡的電流傳輸比都等于 1，則 OTA 的跨導(dǎo)等于差分對(duì)的跨導(dǎo)，它由 Iabc 控制。 無源梯形高階高通濾波器的模擬設(shè)計(jì) 6 跨導(dǎo)運(yùn)算放大器是一種電壓輸入、電流輸出的電子放大器。一方面，在多種線性和非線性模擬電路和系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)運(yùn)算和處理，其中一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是連續(xù)時(shí)間模擬濾波 器；另一方面，在電壓信號(hào)變量和電流模式信號(hào)處理系統(tǒng)之間作為接口電路，將待處理的電壓信號(hào)變換為電流信號(hào)，再送入電流模式系統(tǒng)進(jìn)行處理?？鐚?dǎo)運(yùn)算放大器的這一性能可用來設(shè)計(jì)采樣 ─保持器、數(shù)據(jù)選擇器、脈沖發(fā)生器等。 由圖 b）可知 imL RVGRIV ???? 00 （ ） 電壓增益等于 RGm? 。圖 b）是其傳輸特性曲線，低頻增益為 RGm ， 3dB帶寬 RCdB /13 ??? 。顯然，該電路只適合于固定增益的場(chǎng)合。采用跨導(dǎo)運(yùn)算放大器作有源器件的濾波器則電路簡(jiǎn)單，可以不 含電阻，只包含跨導(dǎo)運(yùn)算放大器和電容，便于單片集成；高頻性能好，可以工作在數(shù)十兆赫級(jí)至百兆赫級(jí)領(lǐng)域；濾波器參數(shù)與跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的增益值成線性關(guān)系，可以通過外部電信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié) OTAC 濾波器設(shè)計(jì)方法 濾波器設(shè)計(jì)方法是實(shí)現(xiàn)濾波器的重要手段，電壓模式 OTAC 濾波器的迅速發(fā)展為電流模式 OTAC 濾波器的實(shí)現(xiàn)提供了許多可以借鑒和參考的地方，而且通過研究，我們發(fā)現(xiàn)許多方面具有共同性。 OTAC 連續(xù)時(shí)間濾波器 OTAC 連續(xù)時(shí)間濾波器是由運(yùn)算跨導(dǎo)放大器和電容組成的模擬濾波器，這種濾波器所用的電容很小，沒有電阻，因此很適合于集成。凡是有一個(gè)或多個(gè)支路從該點(diǎn)出發(fā)，但沒有支路進(jìn)入該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)叫獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，而其他節(jié)點(diǎn)都是相關(guān)節(jié)點(diǎn)。 (2) 網(wǎng)絡(luò)綜合 Mason法則可以對(duì)已知網(wǎng)絡(luò)求傳輸函數(shù)，而網(wǎng)絡(luò)綜合則是綜合或設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使之具有所希望的傳輸函數(shù)。39。 圖 。 圖 。但由于 軟件本身的顯示效果的局限性，沒能達(dá)到最好的波形效果。濾波器主要用來處理連續(xù)時(shí)間信號(hào)，在很多方面都有廣泛的應(yīng)用。在將濾波器進(jìn)行集成時(shí)，面臨著許許多多的困難和挑戰(zhàn)。 無源梯形高階高通濾波器的模擬設(shè)計(jì) 22 參考文獻(xiàn) [1] 黃繼業(yè)、潘松， ORCAD技術(shù)實(shí)用教程，科學(xué)出版社， 2021 [2] 韓雁，專用集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)，成都電子科技大學(xué)出版社 ， [3] 夏宇文， 模擬；濾波器 設(shè)計(jì)教程， 北京航空航天大學(xué)出版社， 88120 [4] 陸重陽、盧東華， 模擬電子 技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)， 微電子技術(shù)第 31 卷， 2021 年 2 月 [5] 王金明、楊吉斌， 模擬 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 ORCAD 電子工業(yè)出版社， 433446 [6] 荀殿棟、徐志軍， 模擬 電路設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)，電子工業(yè)出版社， 724728 [7] ，基于 ORCAD 的實(shí)用 例程 設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社， 6569 [8]電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐教程，機(jī)械工業(yè)出版社， [9] 侯伯亨、朱端， 模擬 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，西安電子科技大學(xué)出版社， 111120 [10] ALTERA CORPORATION ， ORCAD10 用戶指南， 2021 年 2 月， 3435 [11] 孫海平， CAD 綜合實(shí)用教程， 清華大學(xué)出版社， 2021 年 7 月， 264270 [12] 劉明業(yè)， 硬件描述語言 VHDL， 清華大學(xué)出版社， 2021 年 6 月， 6575 [13]高順全 .濾波器綜合法設(shè)計(jì)原理 .北京 :人民郵電出版社， 2021 [14] WaiKai .北京 :人郵電出版社， 2021 [15]李軍 .有源濾波器設(shè)計(jì) .北京 :人民郵電出版社， 2021 [16] 曾繁泰、陳美金， ORCAD 程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社， 2021， 370390 [17] 何怡剛，固體電子學(xué)研究與進(jìn)展， 1998， 18(3)， 252256。在此，謹(jǐn)向周細(xì)風(fēng)老師及其家人表示衷心的感 謝和崇高的敬意！ 還要特別感謝同一班級(jí)的同學(xué)們，在我設(shè)計(jì)過程中給予的指導(dǎo)、關(guān)心和幫助，他（她）們無私的幫助和熱情的解答給本人留下了深刻的印象。 最后，還要感謝我的家人，他（她）們對(duì)不僅給予了我精神上的支持，而且他（她）們自己在精神上和生活上做出了巨大的犧牲，始終激勵(lì)我在求知的道路上勇往直前，在此謹(jǐn)向他（她）們致以深深的敬意和歉意！ 再次感謝所有關(guān)心、支持、幫助過作者的親人、師長(zhǎng)和朋友。 首先要向我的老師周細(xì)鳳表示衷心的感謝和深深的敬意。再次就是集成連續(xù)時(shí)間濾波器的動(dòng)態(tài)范圍?？梢允褂眠@些元件把無源 RLC 梯形濾波器很方便的轉(zhuǎn)換成有源 OTAC 梯形模擬濾波器。 無源梯形高階高通濾波器的模擬設(shè)計(jì) 20 小 結(jié) 本章設(shè)計(jì)了用二個(gè) OTA 和電容構(gòu)成的電流模式二階濾波器。最后通過 PSpice仿真來驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性。 OTA1和 1C 組成積分器。 ...1無源梯形高階高通濾波器的模擬設(shè)計(jì) 14 OTAC 連續(xù)時(shí)間濾波器 OTAC連續(xù)時(shí)間濾波器是有運(yùn)算跨導(dǎo)放大器和電容組成的模擬濾波器，這種濾波器所用的電容很小，沒有電阻，因此很適合于集成。 ???? ?k kkTsX sYH )( )(??? ?????? kji kjijji ii i LLLLLL , 39。 Mason 法則：獨(dú)立節(jié)點(diǎn) X 和相關(guān)節(jié)點(diǎn) Y 之間的傳輸函數(shù) H 可由下式表示： （ ） 其中 （ ） iL 是第 i個(gè)環(huán)路的傳輸函數(shù)； 39。 3. Mason 法則與網(wǎng)絡(luò)綜合 (1) Mason 法則 任何一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)都可用按一定方式聯(lián)結(jié)的子系統(tǒng)來表示。二是以無源網(wǎng)絡(luò) LC 梯形電路為對(duì)象的間接模擬設(shè)計(jì)，其代表是信