[发明专利]用于实现零极点型高阶滤波器的跨导-电容双二阶单元

说明书

技术领域

本发明涉及跨导-电容滤波器设计技术领域，尤其涉及一种用于实现零 极点型高阶滤波器的跨导-电容双二阶单元，主要应用于采用级联法设计的 零极点型高阶模拟滤波器中。

背景技术

近些年来，随着无线通信技术的飞速发展和CMOS工艺技术的不断进 步，实现无线通信收发机和数字基带电路系统单芯片的集成是未来发展的 必然趋势。有源滤波器的片上集成是片上系统发展中需要解决的问题。尤 其对于移动系统和手持设备的片上系统，要求有源滤波器不仅具有高动态 范围、高精度、面积小等特点，而且具有低功耗的特点。

目前，片上集成有源滤波器中有跨导放大器和电容组成的跨导-电容 (Gm-C)有源滤波器是模拟滤波器设计领域中一个热点研究方向，其中， 跨导放大器(Gm)是将输入电压信号转换为电流信号的放大器。Gm-C滤 波器不仅具有高频特性好、可调谐性强、电路综合能力好的特点，而且易 于结合电流复用技术实现紧凑的电路结构。

在S.D’Amico and A.Baschirotto“A compact High-Frequency Low-Power Continuous-Time Gm-C Biquad Cell”IEE Electronics Letters 29th May 2003，Vol 39，No.11，pp.821-822.(以下中称为“P1”)中描述了全 极点型的跨导-电容双二阶单元。用于实现高阶滤波器的跨导-电容双二阶 单元的典型结构由四个分离的跨导单元级联组成，如图1所示。因此降低 滤波器的功耗就要有效地降低双二阶单元中每个跨导单元的功耗。P1中提 出的跨导-电容双二阶单元采用电流复用技术，优化双二阶单元整体结构的 功耗。

滤波器种类很多，分类方法也不同。(1)按照功能分：低通、带通、 高通、带阻；(2)按照传输函数逼近方式分：巴特沃斯、切比雪夫I、切 比雪夫II、椭圆、贝塞尔；(3)按照零极点结合方式分：全极点型(巴特 沃斯、切比雪夫I、贝塞尔)、零极点型(切比雪夫II、椭圆)。

P1中提出的跨导-电容双二阶单元是全极点型的双二阶单元，采用该 双二阶单元设计滤波器只能实现(3)中全极点型低通滤波器，而不能实 现零极点型低通滤波器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种用于实现零极点型高阶滤 波器的跨导-电容双二阶单元，以实现零极点型高阶滤波器，并降低功耗。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于实现零极点型高阶滤波器的跨导-电容双二阶单元，包括：

一第一级跨导-电容积分单元，包括两个NMOS晶体管和一个电容， 用于将接收的输入电压信号转换成电流信号，并给电容充电，形成第一级 积分单元；

一第二级跨导-电容积分单元，包括两个PMOS晶体管和一个电容， 用于将第一级积分单元输出的电压信号转换成电流信号，并给电容充电， 形成第二级积分单元；

一内部堆叠管，包括两个PMOS晶体管，控制输出共模电压，并用于 与第一级积分单元和第二级积分单元一起综合复数极点；

一电流源，用于向跨导-电容双二阶单元的支路提供电流；

一同相前馈电容元件，包括两个电容，用于确定跨导-电容双二阶单元 的复数共轭零点特性。

上述方案中，所述第一级跨导-电容积分单元包括：

第一NMOS管(Mn1)110，该管的栅极接输入端Vip102，漏极标记为 net1，源极与电流源一端相连，标记为net3，衬底接地电压GND；

第二NMOS管(Mn2)111，该管的栅极接输入端Vin104，漏极标记为 net2，源极接net3，衬底接地电压GND；

第一电容(C1)120，一端接net1，另一端接net2。

上述方案中，所述第二级跨导-电容积分单元包括：

第三PMOS管(Mp3)114，该管的栅极接net1，漏极接输出端Vop106， 源极和衬底接电源电压VDD；

第四PMOS管(Mp4)115，该管的栅极接net2，漏极接输出端Von108， 源极和衬底接电源电压VDD；

第二电容(C2)121，一端接输出端Vop106，另一端接输出端Von108。