[发明专利]一种基于正反馈电感替代法的有源低通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及模拟滤波器设计领域，特别是一种基于正反馈电感替代法的有源低通滤波器。

背景技术

基于CMOS工艺的模拟滤波器设计技术飞速发展，新型滤波器电路结构不断涌现。D’Amico在参考文献《Stefano D’Amico，Matteo Conta and Andrea Baschirotto，“A4.1-mW 10-MHz Fourth-Order Source-Follower-Based Continuous-Time Filter With79-dB DR，”IEEE Journal of Solid-State Circuits，pp.2713-2719，Dec.2006》中描述了基于源极跟随器的有源滤波器打破了传统有源滤波器设计结构，在低功耗下实现了高线性特性和高动态范围。图1中所示一个一阶基于源极跟随器积分器由源极跟随器M_p1(其跨导为G_m1)和负载电容C_L组成积分器，其传输函数为：

H(s)=Gm1Gm1+sgCL---(1)]]>

在一阶基于源极跟随器积分器的基础上，采用局部正反馈技术综合复数极点，D’Amico提出了全PMOS双二阶单元(双二阶单元1)和全NMOS双二阶单元(双二阶单元2)，如图2所示，这些双二阶单元均为二阶低通滤波器。全PMOS双二阶单元和全NMOS双二阶单元通过级联形成四阶低通滤波器。

在实际应用中，对高阶滤波器的需求更多。通常低通双二阶单元主要应用在采用级联法设计高阶低通滤波器中。高阶滤波器中的每个双二阶单元相对级联的其他双二阶单元独立，因此受到工艺偏差影响很大，级联级数越高，影响越大。这就是目前基于源极跟随器的有源低通滤波器存在主要问题。(有关有源滤波器的级联法和电感替代法设计高阶滤波器相关知识可参考Deliyannis，T.，Sun，Y.，and Fidler，J.，K.：‘Continuous-Time ActiveFilter Design’Boca Raton，FL：CRC，1999。)

采用电感替代法实现的高阶滤波器中的各个极点相互关联，使得采用该种方法实现的高阶滤波器受到工艺偏差影响很小。但是目前该方法主要是基于负反馈技术(可参考文献Bram Nauta，“A CMOS Transconductance-C Filter Technique for Very High Frequencies”IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS，VOL.27，NO.2.FEBRUARY 1992)，每个无源电感由四个跨导单元组成有源电感替代，而每个跨导单元由于八个晶体管组成，一个五阶滤波器至少需要六十四个晶体管(仅考虑电感替代所需晶体管的数量)。因此，基于负反馈电感替代法的电路设计复杂。

总之，目前已有技术存在两点不足：(1)采用基于双二阶单元的级联法实现高阶滤波器受工艺偏差影响很大；(2)基于负反馈技术的电感替代法电路设计复杂，采用更多的晶体管。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于正反馈电感替代法的有源低通滤波器，本发明采用了基于正反馈技术的电感替代法实现受工艺偏差影响很小的高阶低通滤波器，同时使用了很少的晶体管。可广泛应用于电感替代法设计有源低通滤波器。

本发明提出的一种基于正反馈电感替代法的有源低通滤波器，其特征在于，采用全PMOS管实现，该有源低通滤波器包括：

电容单元，用于综合低通滤波特性，

输入单元，用于在电压域转换输入信号；