專利名稱：一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬濾波器設(shè)計領(lǐng)域，特別是一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器。
背景技術(shù)：
基于CMOS工藝的模擬濾波器設(shè)計技術(shù)飛速發(fā)展，新型濾波器電路結(jié)構(gòu)不斷涌 3 ^ D’ Amico ￠#= ^〈〈Stefano D' Amico, Matteo Conta and Andrea Baschirotto, "A4. 1-mff 10-MHz Fourth-Order Source-Follower-Based Continuous-Time Filter With79-dB DR, "IEEE Journal of Solid-State Circuits，pp. 2713-2719，Dec. 2006》中描述了基于源極跟隨器的有源濾波器打破了傳統(tǒng)有源濾波器設(shè)計結(jié)構(gòu)，在低功耗下實(shí)現(xiàn)了高線性特性和高動態(tài)范圍。圖1中所示一個一階基于源極跟隨器積分器由源極跟隨器Mpl (其跨導(dǎo)為Gml)與負(fù)載電容Q組成積分器，其傳輸函數(shù)為H(S) =(1)在一階基于源極跟隨器積分器的基礎(chǔ)上，采用局部正反饋技術(shù)綜合復(fù)數(shù)極點(diǎn)， D’ Amico提出了全PMOS雙二階單元(雙二階單元1)和全NMOS雙二階單元(雙二階單元 2)，如圖2所示，這些雙二階單元均為二階低通濾波器。全PMOS雙二階單元和全NMOS雙二階單元通過級聯(lián)形成四階低通濾波器。在實(shí)際應(yīng)用中，對高階濾波器的需求更多。通常低通雙二階單元主要應(yīng)用在采用級聯(lián)法設(shè)計高階低通濾波器中。高階濾波器中的每個雙二階單元相對級聯(lián)的其他雙二階單元獨(dú)立，因此受到工藝偏差影響很大，級聯(lián)級數(shù)越高，影響越大。這就是目前基于源極跟隨器的有源低通濾波器存在主要問題。(有關(guān)有源濾波器的級聯(lián)法和電感替代法設(shè)計高階濾波器相關(guān)知識可參考 Deliyannis，Τ.，Sun, Y.，and Fidler, J.，K. ‘Continuous-Time Active Filter Design' Boca Raton, FL :CRC, 1999。)采用電感替代法實(shí)現(xiàn)的高階濾波器中的各個極點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，使得采用該種方法實(shí)現(xiàn)的高階濾波器受到工藝偏差影響很小。但是目前該方法主要是基于負(fù)反饋技術(shù)(可參考文獻(xiàn) Bram Nauta, "A CMOS Transconductance-C Filter Technique for Very High Frequencies” IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 27, NO. 2. FEBRUARY 1992)， 每個無源電感由四個跨導(dǎo)單元組成有源電感替代，而每個跨導(dǎo)單元由于八個晶體管組成， 一個五階濾波器至少需要六十四個晶體管(僅考慮電感替代所需晶體管的數(shù)量)。因此，基于負(fù)反饋電感替代法的電路設(shè)計復(fù)雜。總之，目前已有技術(shù)存在兩點(diǎn)不足(1)采用基于雙二階單元的級聯(lián)法實(shí)現(xiàn)高階濾波器受工藝偏差影響很大；( 基于負(fù)反饋技術(shù)的電感替代法電路設(shè)計復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，本發(fā)明采用了基于正反饋技術(shù)的電感替代法實(shí)現(xiàn)受工藝偏差影響很小的高階低通濾波器?？蓮V泛應(yīng)用于電感替代法設(shè)計有源低通濾波器。本發(fā)明提出的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，其特征在于，采用全 PMOS管實(shí)現(xiàn)，該有源低通濾波器包括電容單元，用于綜合低通濾波特性；輸入單元，用于在電壓域轉(zhuǎn)換輸入信號；虛設(shè)單元，用于平衡輸出共模電平和寄生效應(yīng)；有源電感單元，用于實(shí)現(xiàn)基于正反饋的有源電感；其中，所述的電容單元，由第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和第五電容C5組成，第二電容C2和第四電容C4用于變換有源電感；其中，第一電容C1的正極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第一電容C1的負(fù)極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln;第二電容C2的正極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二電容C2的負(fù)極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第三電容C3的正極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第三電容C3的負(fù)極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vto ；第四電容C4的正極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第四電容C4的負(fù)極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n;第五電容(5的正極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端v。p， 第五電容C5的負(fù)極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端v。n ；所述的輸入單元，由第一 PMOS管Mn、第二 PMOS管Mlr、第三PMOS管Mdl、第四PMOS 管Md,、第五PMOS管Μω和第六PMOS管Mto組成 ’第一 PMOS管M11的柵極連接輸入正端Vip， 第一 PMOS管M11的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第二 PMOS管M1,的柵極接輸入負(fù)端Vin，第二 PMOS管M1,的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第三PMOS管Mdl的柵極接偏置電壓Vb，第三 PMOS管Mdl的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第四PMOS管Mto的柵極接偏置電壓\，第四PMOS 管Mto的源極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第五PMOS管Mra的漏極接地電壓GND，第五PMOS管Mqi 的柵極接地電壓GND，第五PMOS管Mra的源極、第一 PMOS管M11的漏極和第三PMOS管^的漏極連接在一起；第六PMOS管Mto的漏極接地電壓GND，第六PMOS管Mto的柵極接地電壓 GND,第六PMOS管Mto的源極、第二 PMOS管的漏極和第四PMOS管Mtt的漏極連接在一起；所述的虛設(shè)單元，由第七PMOS管Mnl、第八PMOS管M1^第九PMOS管M和第十PMOS 管組成；第七PMOS管M111的柵極接偏置電壓Vb，第七PMOS管M111的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端 Vop ；第八PMOS管Mm的柵極接偏置電壓\，第八PMOS管Mm的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n ； 第九PMOS管M121的漏極接地電壓GND，第九PMOS管Mm的柵極接地電壓GND，第九PMOS管 M121的源極和第七PMOS管M111的漏極相連；第十PMOS管M1&的漏極接地電壓GND，第十PMOS 管的柵極接地電壓GND，第十PMOS管的源極和第八PMOS管Mllr的漏極相連；所述的有源電感單元，由第i^一 PMOS管M21、第十二 PMOS管M2r、第十三PMOS管M61、 第十四PMOS管Mfo、第十五PMOS管Mltll、第十六PMOS管M·、第十七PMOS管V31、第十八PMOS 管 、第十九 PMOS 管 V51、第二十 PMOS 管 Mfe、第二^^一 PMOS 管 M71、第二十二 PMOS 管 M7r、 第二十三PMOS管M91、第二十四PMOS管M9r、第二十五PMOS管M41、第二十六PMOS管M4r、第二十七PMOS管M81和第二十八PMOS管IV組成；第十一 PMOS管M21的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十一 PMOS管M21的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十一 PMOS管M21的源極接電源電壓VDD ；第十二 PMOS管M2,的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十二 PMOS管M2r的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十二 PMOS管M2r的源極接電源電壓VDD ；第十三PMOS管M61的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十三PMOS管M61的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十三PMOS管M61的源極接電源電壓VDD ；第十四PMOS管M6,的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十四PMOS管M6,的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十四PMOS管Mer的源極接電源電壓VDD ；第十五PMOS管Mltll的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十五PMOS管Mltll的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十五PMOS管 Mltll的源極接電源電壓VDD;第十六PMOS管Mltte的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十六PMOS管 M10r的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十六PMOS管Mltl,的源極接電源電壓VDD ；第十七PMOS 管V31的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十七PMOS管Vm的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十七 PMOS管V31的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第十八PMOS管N況的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n， 第十八PMOS管的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十八PMOS管的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第十九PMOS管V51的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十九PMOS管V51的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十九PMOS管V51的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十PMOS管M5,的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第二十PMOS管Mfe的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二十PMOS管Mfe的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第二十一 PMOS管M71漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十一 PMOS 管M71的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十一 PMOS管M71的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十二 PMOS管M7r漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十二 PMOS管M7r的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十二 PMOS管M7,的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第二十三PMOS管M91的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十三PMOS管M91的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十三PMOS管M91 的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端；第二十四PMOS管Mto的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十四 PMOS管M9r的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端\，第二十四PMOS管M9r的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V5n ； 第二十五PMOS管M41的漏極和柵極接地電壓GND，第二十五PMOS管M41的源極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p ；第二十六PMOS管的漏極和柵極接地電壓GND，第二十六PMOS管的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第二十七PMOS管M81的漏極和柵極接地電壓GND，第二十七PMOS管Il81 的源極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p ；第二十八PMOS管M8r的漏極和柵極接地電壓GND，第二十八 PMOS管M8r的源極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n。本發(fā)明提出的另一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，其特征在于，采用全NMOS管實(shí)現(xiàn)，該有源低通濾波器包括電容單元，用于綜合低通濾波特性；輸入單元，用于在電壓域轉(zhuǎn)換輸入信號；虛設(shè)單元，用于平衡輸出共模電平和寄生效應(yīng)；有源電感單元，用于實(shí)現(xiàn)基于正反饋的有源電感；其中，所述的電容單元，由第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和第五電容C5組成，第二電容C2和第四電容C4用于變換有源電感；其中，第一電容C1的正極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第一電容C1的負(fù)極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln;第二電容C2的正極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二電容C2的負(fù)極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第三電容C3的正極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第三電容C3的負(fù)極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vto ；第四電容C4的正極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第四電容C4的負(fù)極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n;第五電容(5的正極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端v。p， 第五電容C5的負(fù)極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端v。n。所述的輸入單元，由第一匪OS管Mu、第二匪OS管Mlr、第三匪OS管Mdl、第四匪OS 管Md,、第五NMOS管Μω和第六NMOS管Mto組成 ’第一 NMOS管M11的柵極連接輸入正端Vip， 第一 NMOS管M11的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的正端Ap ；第二 NMOS管M^的柵極接輸入負(fù)端Vin，第二 NMOS管M1,的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第三NMOS管Mdl的柵極接偏置電壓Vb，第三 NMOS管Mdl的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第四NMOS管Mto的柵極接偏置電壓Vb，第四PMOS 管Mto的源極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第五PMOS管Mra的漏極接電源電壓VDD，第五NMOS管 M01的柵極接電源電壓VDD，第五NMOS管Mqi的源極、第一 NMOS管M11的漏極和第三NMOS管 Mdl的漏極連接在一起；第六NMOS管Mto的漏極接電源電壓VDD，第六NMOS管Mto的柵極接電源電壓VDD，第六NMOS管Mto的源極、第二 NMOS管M^的漏極和第四NMOS管Mtt的漏極連接在一起。所述的虛設(shè)單元，由第七匪OS管Mnl、第八匪OS管M1^第九匪OS管M和第十匪OS 管組成；第七NMOS管M111的柵極接偏置電壓Vb，第七NMOS管M111的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端 Vop ；第八NMOS管Mm的柵極接偏置電壓\，第八NMOS管M11^的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n ； 第九NMOS管M121的漏極接電源電壓VDD，第九NMOS管M121的柵極接電源電壓VDD，第九NMOS 管Mm的源極和第七NMOS管M111的漏極相連；第十NMOS管的漏極接電源電壓VDD，第十NMOS管M1&的柵極接電源電壓VDD，第十NMOS管M1&的源極和第八NMOS管的漏極相連。所述的有源電感單元，由第i^一 NMOS管M21、第十二 NMOS管M2r、第十三NMOS管M61、 第十四匪OS管Mfo、第十五匪OS管M皿、第十六匪OS管M·、第十七匪OS管V31、第十八匪OS 管、第十九匪OS管V51、第二十匪OS管Mfe、第二^^一匪OS管M71、第二十二匪OS管M7r、 第二十三匪OS管M91、第二十四匪OS管M9r、第二十五匪OS管M41、第二十六匪OS管M4r、第二十七NMOS管M81和第二十八NMOS管M8r組成；第十一 NMOS管M21的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十一 NMOS管M21的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十一 NMOS管M21的源極接地電壓 GND ；第十二 NMOS管M2r的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十二 NMOS管M2r的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十二 NMOS管M2r的源極接地電壓GND ；第十三NMOS管M61的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十三NMOS管M61的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十三NMOS管M61的源極接地電壓GND ；第十四NMOS管Mer的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十四NMOS管M6r的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十四NMOS管Mer的源極接地電壓GND ；第十五NMOS管M皿的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十五NMOS管M皿的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十五NMOS管Mltll的源極接地電壓GND ；第十六NMOS管Mltte的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十六NMOS管Mlto的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十六NMOS管Mlto的源極接地電壓GND ；第十七NMOS管V31的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十七NMOS管V31的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十七NMOS管 V31的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Ap ；第十八NMOS管的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十八 NMOS管N況的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十八NMOS管的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ； 第十九NMOS管V51的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十九NMOS管V51的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十九NMOS管V51的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十NMOS管Mfe的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第二十NMOS管Mfe的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二十NMOS管Mfe的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第二十一 NMOS管M71漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十一 NMOS管M71 的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十一 NMOS管M71的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十二 NMOS管M7r漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十二 NMOS管M7r的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端\， 第二十二 NMOS管M7r的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vto ；第二十三NMOS管M91的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十三NMOS管M91的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十三NMOS管M91的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p ；第二十四NMOS管Mto的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十四NMOS 管M9r的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端\，第二十四NMOS管M9r的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n ；第二十五NMOS管M41的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十五NMOS管M41的源極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p ；第二十六NMOS管M4,的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十六NMOS管M4,的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第二十七NMOS管M81的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十七NMOS 管M81的源極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p ；第二十八NMOS管IV的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十八BMOS管M8r的源極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n。本發(fā)明的特點(diǎn)及效果(1)本發(fā)明與傳統(tǒng)基于負(fù)反饋電感替代法不同，基于正反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)電感替代法設(shè)計高階有源低通濾波器。(2)本發(fā)明采用電流復(fù)用技術(shù)和電壓域處理模擬信號，實(shí)現(xiàn)了在低功耗下獲得高線性度。(3)本發(fā)明與基于雙二階單元的級聯(lián)法設(shè)計高階有源低通濾波器相比，采用了電感替代法使其受工藝偏差影響很小。(4)本發(fā)明可由較少晶體管實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)對稱簡單，易于設(shè)計。(5)本發(fā)明還可進(jìn)一步根據(jù)應(yīng)用對濾波器的增益要求，調(diào)整輸入部分中第一 PMOS 管和第三PMOS管、第二 PMOS管和第四PMOS管的寬度的比例，可實(shí)現(xiàn)不同通帶增益。(6)本發(fā)明還可通過合理設(shè)定晶體管的尺寸，在各種工藝角下使得第一節(jié)點(diǎn)到第五節(jié)點(diǎn)的正跨導(dǎo)總和(包括寄生跨導(dǎo))大于負(fù)跨導(dǎo)，這樣就可以保證電路的穩(wěn)定性。


圖1是已有的一階基于源極跟隨器積分器的示意圖；圖2是已有的全PMOS雙二階單元和全NMOS雙二階單元通過級聯(lián)形成四階低通濾波器的示意圖；圖3是本發(fā)明提出的全PMOS管基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器的示意圖；圖4是本發(fā)明提出的全NMOS管基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器的示意圖；圖5是本發(fā)明提出的5階有源低通濾波器的幅度傳輸曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下本發(fā)明提出的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，如圖3所示，其特征在于，采用全PMOS管實(shí)現(xiàn)，該有源低通濾波器包括 電容單元1，用于綜合低通濾波特性；輸入單元2，用于在電壓域轉(zhuǎn)換輸入信號；虛設(shè)單元3，用于平衡輸出共模電平和寄生效應(yīng)；有源電感單元4，用于實(shí)現(xiàn)基于正反饋的有源電感；各單元分別用虛線框標(biāo)出；
其中，所述的電容單元1，由第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和第五電容C5組成，第二電容C2和第四電容C4用于變換有源電感；其中，第一電容C1的正極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第一電容C1的負(fù)極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln;第二電容C2的正極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二電容C2的負(fù)極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n;第三電容C3的正極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第三電容C3的負(fù)極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第四電容C4的正極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第四電容C4的負(fù)極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n ；第五電容C5的正極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端 v。p，第五電容C5的負(fù)極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端v。n;所述的輸入單元2，由第一 PMOS管Mn、第二 PMOS管Mlr、第三PMOS管Mdl、第四PMOS 管Md,、第五PMOS管Μω和第六PMOS管Mto組成 ’第一 PMOS管M11的柵極連接輸入正端Vip， 第一 PMOS管M11的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第二 PMOS管M1,的柵極接輸入負(fù)端Vin，第二 PMOS管M1,的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第三PMOS管Mdl的柵極接偏置電壓Vb，第三 PMOS管Mdl的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第四PMOS管Mto的柵極接偏置電壓\，第四PMOS 管Mto的源極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第五PMOS管Mra的漏極接地電壓GND，第五PMOS管Mqi 的柵極接地電壓GND，第五PMOS管Mra的源極、第一 PMOS管M11的漏極和第三PMOS管^的漏極連接在一起；第六PMOS管Mto的漏極接地電壓GND，第六PMOS管Mto的柵極接地電壓 GND,第六PMOS管Mto的源極、第二 PMOS管的漏極和第四PMOS管Mtt的漏極連接在一起；所述的虛設(shè)單元3，由第七PMOS管Mnl、第八PMOS管Mllr、第九PMOS管M和第十 PMOS管組成；第七PMOS管M111的柵極接偏置電壓Vb，第七PMOS管M111的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p ；第八PMOS管Mm的柵極接偏置電壓\，第八PMOS管Mm的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端 Von ；第九PMOS管Mm的漏極接地電壓GND，第九PMOS管M121的柵極接地電壓GND，第九PMOS 管Mm的源極和第七PMOS管M111的漏極相連；第十PMOS管的漏極接地電壓GND，第十 PMOS管的柵極接地電壓GND，第十PMOS管的源極和第八PMOS管Mllr的漏極相連；所述的有源電感單元4，由第i^一 PMOS管M21、第十二 PMOS管、第十三PMOS管 M61、第十四PMOS管M6r、第十五PMOS管M皿、第十六PMOS管M1(lr、第十七PMOS管V31、第十八 PMOS 管 、第十九 PMOS 管 V51、第二十 PMOS 管 Mfe、第二^^一 PMOS 管 M71、第二十二 PMOS 管 M7r、第二十三PMOS管M91、第二十四PMOS管M9r、第二十五PMOS管M41、第二十六PMOS管M4r、 第二十七PMOS管M81和第二十八PMOS管IV組成；第十一 PMOS管M21的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十一 PMOS管M21的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十一 PMOS管M21的源極接電源電壓VDD ；第十二 PMOS管M2,的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十二 PMOS管M2r的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十二 PMOS管M2r的源極接電源電壓VDD ；第十三PMOS管M61的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十三PMOS管M61的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十三PMOS管M61的源極接電源電壓VDD ；第十四PMOS管M6,的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十四？1 3管1的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十四PMOS管Mer的源極接電源電壓VDD ；第十五PMOS管Mltll的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十五PMOS管Mltll的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十五PMOS管 Mltll的源極接電源電壓VDD;第十六PMOS管Mltte的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十六PMOS管 M10r的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十六PMOS管Mltl,的源極接電源電壓VDD ；第十七PMOS 管V31的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十七PMOS管Vm的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十七 PMOS管V31的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第十八PMOS管N況的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n， 第十八PMOS管的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十八PMOS管的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第十九PMOS管V51的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十九PMOS管V51的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十九PMOS管V51的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十PMOS管M5,的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第二十PMOS管Mfe的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二十PMOS管Mfe的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第二十一 PMOS管M71漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十一 PMOS 管M71的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十一 PMOS管M71的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十二 PMOS管M7r漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十二 PMOS管M7r的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十二 PMOS管M7,的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第二十三PMOS管M91的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十三PMOS管M91的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十三PMOS管M91 的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端；第二十四PMOS管Mto的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十四 PMOS管M9r的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端\，第二十四PMOS管M9r的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V5n ； 第二十五PMOS管M41的漏極和柵極接地電壓GND，第二十五PMOS管M41的源極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p ；第二十六PMOS管的漏極和柵極接地電壓GND，第二十六PMOS管的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第二十七PMOS管M81的漏極和柵極接地電壓GND，第二十七PMOS管Il81 的源極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p ；第二十八PMOS管M8r的漏極和柵極接地電壓GND，第二十八 PMOS管M8r的源極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n。在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明可根據(jù)應(yīng)用對濾波器的增益要求，調(diào)整部分PMOS管的寬度比例，實(shí)現(xiàn)不同通帶增益。例如所述的第一 PMOS管M11的寬度(W1)與第三PMOS管 Mdl的寬度(Wd)之和等于第七PMOS管M111的寬度(W11)；所述的第二 PMOS管Mlr的寬度(W1) 與第四PMOS管Mdr的寬度(Wd)之和等于第八PMOS管Mllr的寬度(W11)；第七PMOS管M111, 第八PMOS管第十七PMOS管V31、第十八PMOS管、第十九PMOS管V51、第二十PMOS管 M5r、第二^^一 PMOS管M71、第二十二 PMOS管M7r、第二十三PMOS管M91和第二十四PMOS管M9r 的寬度都相等。本發(fā)明提出的另一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，如圖4所示，其特征在于，采用全NMOS管實(shí)現(xiàn)，，該有源低通濾波器包括 電容單元1，用于綜合低通濾波特性；輸入單元2，用于在電壓域轉(zhuǎn)換輸入信號；虛設(shè)單元3，用于平衡輸出共模電平和寄生效應(yīng)；有源電感單元4，用于實(shí)現(xiàn)基于正反饋的有源電感；各單元分別用虛線框標(biāo)出；其中，所述的電容單元1，由第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和第五電容C5組成，第二電容C2和第四電容C4用于變換有源電感；其中，第一電容C1的正極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第一電容C1的負(fù)極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln;第二電容C2的正極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二電容C2的負(fù)極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n;第三電容C3的正極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第三電容C3的負(fù)極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第四電容C4的正極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第四電容C4的負(fù)極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n ；第五電容C5的正極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端 v。p，第五電容C5的負(fù)極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端v。n。所述的輸入單元2，由第一匪OS管Mu、第二匪OS管Mlr、第三匪OS管Mdl、第四匪OS 管Md,、第五NMOS管Μω和第六NMOS管Mto組成 ’第一 NMOS管M11的柵極連接輸入正端Vip， 第一 NMOS管M11的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的正端Ap ；第二 NMOS管M^的柵極接輸入負(fù)端Vin，第二 NMOS管M1,的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第三NMOS管Mdl的柵極接偏置電壓Vb，第三NMOS管Mdl的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第四NMOS管Mto的柵極接偏置電壓Vb，第四PMOS 管Mto的源極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln ；第五PMOS管Mra的漏極接電源電壓VDD，第五NMOS管 M01的柵極接電源電壓VDD，第五NMOS管Mqi的源極、第一 NMOS管M11的漏極和第三NMOS管 Mdl的漏極連接在一起；第六NMOS管Mto的漏極接電源電壓VDD，第六NMOS管Mto的柵極接電源電壓VDD，第六NMOS管Mto的源極、第二 NMOS管M^的漏極和第四NMOS管Mtt的漏極連接在一起。所述的虛設(shè)單元3，由第七匪OS管M111、第八匪OS管第九匪OS管M和第十 NMOS管組成；第七NMOS管M111的柵極接偏置電壓Vb，第七NMOS管M111的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p ；第八NMOS管Mm的柵極接偏置電壓\，第八NMOS管Mm的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n ；第九NMOS管M121的漏極接電源電壓VDD，第九NMOS管M121的柵極接電源電壓VDD，第九NMOS管M121的源極和第七NMOS管M111的漏極相連；第十NMOS管的漏極接電源電壓 VDD,第十NMOS管M1&的柵極接電源電壓VDD，第十NMOS管M1&的源極和第八NMOS管Mllr的漏極相連。所述的有源電感單元4，由第i^一 NMOS管M21、第十二 NMOS管、第十三NMOS管 M61、第十四匪OS管M6r、第十五匪OS管Mltll、第十六匪OS管M1(lr、第十七匪OS管V31、第十八匪OS管、第十九匪OS管V51、第二十匪OS管Mfe、第二^^一匪OS管M71、第二十二匪OS管 M7r、第二十三匪OS管M91、第二十四匪OS管M9r、第二十五匪OS管M41、第二十六匪OS管M4r、 第二十七NMOS管M81和第二十八NMOS管M8r組成；第十一 NMOS管M21的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十一 NMOS管M21的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十一 NMOS管M21的源極接地電壓GND ；第十二 NMOS管M2r的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vln，第十二 NMOS管的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp，第十二 NMOS管M2r的源極接地電壓GND ；第十三NMOS管M61的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十三NMOS管M61的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十三NMOS管M61的源極接地電壓GND ；第十四NMOS管Mer的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V3n，第十四NMOS管M6r的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的正端V3p，第十四NMOS管Mer的源極接地電壓GND ；第十五NMOS管Mltll的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十五NMOS管Mltll的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十五NMOS管Mltll 的源極接地電壓GND ；第十六NMOS管Mltte的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n，第十六NMOS管Mltte 的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p，第十六NMOS管Mltte的源極接地電壓GND ；第十七NMOS管V31 的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十七NMOS管V31的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十七NMOS 管V31的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端Vlp ；第十八NMOS管的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十八 NMOS管N況的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十八NMOS管的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ； 第十九NMOS管V51的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第十九NMOS管V51的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第十九NMOS管V51的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十NMOS管Mfe的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n，第二十NMOS管Mfe的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p，第二十NMOS管Mfe的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vai ；第二十一 NMOS管M71漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十一 NMOS管M71 的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十一 NMOS管M71的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端；第二十二 NMOS管M7r漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十二 NMOS管M7r的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端\， 第二十二 NMOS管M7r的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端Vto ；第二十三NMOS管M91的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p，第二十三NMOS管M91的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十三NMOS管M91的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端V。p ；第二十四NMOS管M9r的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n，第二十四NMOS管Mto的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端\，第二十四NMOS管Mto的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V。n ；第二十五NMOS管M41的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十五NMOS管M41的源極接第二節(jié)點(diǎn)的正端V2p ；第二十六NMOS管M4,的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十六NMOS管M4,的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V2n ；第二十七NMOS管M81的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十七NMOS 管M81的源極接第四節(jié)點(diǎn)的正端V4p ；第二十八NMOS管IV的漏極和柵極接電源電壓VDD，第二十八BMOS管M8r的源極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端V4n ；在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明可根據(jù)應(yīng)用對濾波器的增益要求，調(diào)整部分NMOS管的寬度比例，實(shí)現(xiàn)不同通帶增益。例如所述的第一 NMOS管M11的寬度(W1)與第三NMOS管 Mdl的寬度(Wd)之和等于第七NMOS管M111的寬度(W11)；所述的第二 NMOS管Mlr的寬度(W1) 與第四NMOS管Mdr的寬度(Wd)之和等于第八NMOS管Mllr的寬度(W11)；第七NMOS管M111, 第八匪OS管第十七匪OS管V31、第十八匪OS管V3,、第十九匪OS管V51、第二十匪OS管 M5r、第二^^一匪OS管M71、第二十二匪OS管M7r、第二十三匪OS管M91和第二十四匪OS管M9r 的寬度都相等。本發(fā)明所述的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，與傳統(tǒng)基于負(fù)反饋電感替代法不同，基于正反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)電感替代法設(shè)計高階有源低通濾波器；可由較少晶體管實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)對稱簡單，易于設(shè)計。本發(fā)明還可通過合理設(shè)定晶體管的尺寸，在各種工藝角下使得第一節(jié)點(diǎn)到第輸出點(diǎn)的正跨導(dǎo)總和(包括寄生跨導(dǎo))大于相應(yīng)的負(fù)跨導(dǎo)，這樣就可以保證電路的穩(wěn)定性；采用電流復(fù)用技術(shù)和電壓域處理模擬信號，實(shí)現(xiàn)了在低功耗下獲得高線性度；與基于雙二階單元的級聯(lián)法設(shè)計高階有源低通濾波器相比，采用了電感替代法使其受工藝偏差影響很??； 還可根據(jù)應(yīng)用對濾波器的增益要求，調(diào)整輸入部分中第一 PMOS管和第三PMOS管、第二 PMOS 管和第四PMOS管的寬度的比例，實(shí)現(xiàn)不同通帶增益。以下介紹對本發(fā)明所述的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器進(jìn)行仿真驗(yàn)證的結(jié)果基于5階無源電感電容濾波器原型，采用CMOS 90nm工藝對圖3所示的本發(fā)明提出的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器進(jìn)行設(shè)計，以驗(yàn)證本發(fā)明的正確性。圖5中描述的曲線是圖3中的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器的幅度傳輸曲線，該曲線圖的垂直坐標(biāo)軸和水平坐標(biāo)軸分別表示以dB為單位的幅度和相應(yīng)的頻率(MHz)。從該曲線可知道(1)通帶增益為-3. 14dB ； (2)3dB帶寬為60MHz ； (3)實(shí)現(xiàn)帶外5階濾波器特性。 本設(shè)計功耗消耗3mW，帶內(nèi)IIP3線性度為13daii。通過改變輸入部分中的第一 PMOS管和第三PMOS管、第二 PMOS管和第四PMOS管的寬度的比例，如表1所示，得到不同的通帶增益。隨著輸入部分中的第一 PMOS管和第二 PMOS管的寬度(W1)的比例不斷增加，低通濾波器的通帶增益不斷增加，也就是有更多輸入信號被后續(xù)的電路處理。表1 圖3中晶體管輸入部分和虛設(shè)部分的晶體管的寬度比例不同和仿真得到的 iM市增
權(quán)利要求
1. 一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，其特征在于，采用全PMOS管實(shí)現(xiàn)， 該有源低通濾波器包括電容單元，用于綜合低通濾波特性； 輸入單元，用于在電壓域轉(zhuǎn)換輸入信號； 虛設(shè)單元，用于平衡輸出共模電平和寄生效應(yīng)； 有源電感單元，用于實(shí)現(xiàn)基于正反饋的有源電感；其中，所述的電容單元，由第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4) 和第五電容(C5)組成，第二電容(C2)和第四電容(C4)用于變換有源電感；其中，第一電容 (C1)的正極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)，第一電容(C1)的負(fù)極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)；第二電容(C2)的正極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第二電容(C2)的負(fù)極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)； 第三電容(C3)的正極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(v3p)，第三電容(C3)的負(fù)極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端 (V3n)；第四電容(C4)的正極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第四電容(C4)的負(fù)極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)；第五電容(C5)的正極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)，第五電容(C5)的負(fù)極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V。n)；所述的輸入單元，由第一 PMOS管(Mn)、第二 PMOS管(MJ、第三PMOS管(Mdl)、第四 PMOS管(MJ、第五PMOS管(M01)和第六PMOS管(Mto)組成；第一 PMOS管(M11)的柵極連接輸入正端(Vip)，第一 PMOS管(M11)的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)；第二 PMOS管(Mj的柵極接輸入負(fù)端(Vin)，第二 PMOS管(MJ的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)；第三PMOS管 (Mdl)的柵極接偏置電壓(Vb)，第三PMOS管(Mdl)的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)；第四PMOS 管(MJ的柵極接偏置電壓(Vb)，第四PMOS管(MJ的源極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln) ’第五 PMOS管(M01)的漏極接地電壓(GND)，第五PMOS管(M01)的柵極接地電壓(GND)，第五PMOS 管(M01)的源極、第一 PMOS管(M11)的漏極和第三PMOS管(Mdl)的漏極連接在一起；第六 PMOS管(Mto)的漏極接地電壓(GND)，第六PMOS管(Mto)的柵極接地電壓(GND)，第六PMOS 管(M0r)的源極、第二 PMOS管(MJ的漏極和第四PMOS管(Mj的漏極連接在一起；所述的虛設(shè)單元，由第七PMOS管(M111)、第八PMOS管(M1J、第九PMOS管(M121)和第十 PMOS管(M12r)組成；第七PMOS管(M111)的柵極接偏置電壓(Vb)，第七PMOS管(M111)的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)；第八PMOS管(M1J的柵極接偏置電壓(Vb)，第八PMOS管(M1J的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(VJ ；第九PMOS管(Mm)的漏極接地電壓(GND)，第九PMOS管(M121) 的柵極接地電壓(GND)，第九PMOS管(Mm)的源極和第七PMOS管(M111)的漏極相連；第十 PMOS管(M1J的漏極接地電壓(GND)，第十PMOS管(M1J的柵極接地電壓(GND)，第十PMOS 管(M1&)的源極和第八PMOS管(Mllr)的漏極相連；所述的有源電感單元，由第i^一 PMOS管(M21)、第十二 PMOS管(M2,)、第十三PMOS管 (M61)、第十四PMOS管(M6r)、第十五PMOS管(M101)、第十六PMOS管(M10r)、第十七PMOS管 (V31)、第十八 PMOS 管(VJ、第十九 PMOS 管(V51)、第二十 PMOS 管(Mj、第二i^一 PMOS 管 (M71)、第二十二 PMOS 管(M7,)、第二十三 PMOS 管(M91)、第二十四 PMOS 管(Mj、第二十五 PMOS 管(M41)、第二十六PMOS管(M4r)、第二十七PMOS管(M81)和第二十八PMOS管(M8r)組成；第十一 PMOS管(M21)的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)，第十一 PMOS管(M21)的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)，第十一 PMOS管(M21)的源極接電源電壓(VDD)；第十二 PMOS管(M2r)的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)，第十二 PMOS管(M&)的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)，第十二 PMOS管(M2,)的源極接電源電壓(VDD)；第十三PMOS管(M61)的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(V3p)，第十三PMOS管(M61)的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)，第十三PMOS管(M61)的源極接電源電壓 (VDD)；第十四PMOS管(MJ的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)，第十四PMOS管(Mj的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(V3p)，第十四PMOS管(MJ的源極接電源電壓(VDD)；第十五PMOS管(Mltll) 的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)，第十五PMOS管(Mltll)的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(VJ，第十五PMOS管(Mltll)的源極接電源電壓(VDD)；第十六PMOS管(M1J的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V。n)，第十六PMOS管(Mltte)的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)，第十六PMOS管(Mlto)的源極接電源電壓(VDD)；第十七PMOS管(V31)的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第十七PMOS管 (V31)的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)，第十七PMOS管(V31)的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)； 第十八PMOS管(V&)的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)，第十八PMOS管(V&)的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第十八PMOS管(VJ的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)；第十九PMOS管(V51)的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第十九PMOS管(V51)的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)，第十九 PMOS管(V51)的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(V3p)；第二十PMOS管(MJ的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)，第二十PMOS管(MJ的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第二十PMOS管(Mj的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)；第二十一 PMOS管(M71)漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十一 PMOS 管(M71)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十一 PMOS管(M71)的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端 (V3p)；第二十二 PMOS管(M7r)漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十二 PMOS管(M7r)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十二 PMOS管的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)；第二十三 PMOS管(M91)的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十三PMOS管(M91)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十三PMOS管(M91)的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V5p)；第二十四PMOS管(Mj 的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十四PMOS管(Mite)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十四PMOS管(MJ的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V5n)；第二十五PMOS管(M41)的漏極和柵極接地電壓(GND)，第二十五PMOS管(M41)的源極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)；第二十六PMOS管 (M4r)的漏極和柵極接地電壓(GND)，第二十六PMOS管的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)； 第二十七PMOS管(M81)的漏極和柵極接地電壓(GND)，第二十七PMOS管(M81)的源極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)；第二十八PMOS管(MiJ的漏極和柵極接地電壓(GND)，第二十八PMOS 管(M8r)的源極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)。
2.如權(quán)利要求1所述的有源低通濾波器，其特征在于，所述的第一PMOS管(M11)的寬度與第三PMOS管(Mdl)的寬度之和等于第七PMOS管(M111)的寬度；所述的第二 PMOS管(Mj 的寬度與第四PMOS管(MJ的寬度之和等于第八PMOS管(M1J的寬度；第七PMOS管(M111)、 第八PMOS管(M1J、第十七PMOS管(V31)、第十八PMOS管(Vj、第十九PMOS管(V51)、第二十 PMOS 管(MJ、第二i^一 PMOS 管(M71)、第二十二 PMOS 管(Mj、第二十三 PMOS 管(M91)和第二十四PMOS管(MJ的寬度都相等。
3.一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，其特征在于，采用全NMOS管實(shí)現(xiàn)， 該有源低通濾波器包括電容單元，用于綜合低通濾波特性； 輸入單元，用于在電壓域轉(zhuǎn)換輸入信號； 虛設(shè)單元，用于平衡輸出共模電平和寄生效應(yīng)； 有源電感單元，用于實(shí)現(xiàn)基于正反饋的有源電感；其中，所述的電容單元，由第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4) 和第五電容(C5)組成，第二電容(C2)和第四電容(C4)用于變換有源電感；其中，第一電容 (C1)的正極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)，第一電容(C1)的負(fù)極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)；第二電容(C2)的正極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第二電容(C2)的負(fù)極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)；第三電容(C3)的正極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(V3p)，第三電容(C3)的負(fù)極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)； 第四電容(C4)的正極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第四電容(C4)的負(fù)極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端 (V4n)；第五電容(C5)的正極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)，第五電容(C5)的負(fù)極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(VJ ；所述的輸入單元，由第一 NMOS管(Mn)、第二 NMOS管(Mj、第三匪OS管(Mdl)、第四NMOS 管(MJ、第五NMOS管(Mq1)和第六NMOS管(Mto)組成；第一 NMOS管(M11)的柵極連接輸入正端(Vip)，第一 NMOS管(M11)的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)；第二 NMOS管(Mj的柵極接輸入負(fù)端(Vin)，第二 NMOS管(MJ的源極連接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)；第三NMOS管(Mdl) 的柵極接偏置電壓(Vb)，第三NMOS管(Mdl)的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)；第四NMOS管 (Mdr)的柵極接偏置電壓(Vb)，第四PMOS管(MJ的源極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)；第五PMOS 管(M01)的漏極接電源電壓(VDD)，第五NMOS管(M01)的柵極接電源電壓(VDD)，第五NMOS管 (M01)的源極、第一 NMOS管(M11)的漏極和第三NMOS管(Mdl)的漏極連接在一起；第六NMOS 管(M0r)的漏極接電源電壓(VDD)，第六NMOS管(M0r)的柵極接電源電壓(VDD)，第六NMOS 管(M0r)的源極、第二 NMOS管(MJ的漏極和第四NMOS管(Mj的漏極連接在一起；所述的虛設(shè)單元，由第七NMOS管(M111)、第八NMOS管(Mllr)、第九NMOS管(M121)和第十NMOS管(M12r)組成；第七NMOS管(M111)的柵極接偏置電壓(Vb)，第七NMOS管(M111)的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)；第八NMOS管(M11,)的柵極接偏置電壓(Vb)，第八NMOS管(M11,) 的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V。n)；第九NMOS管(Mm)的漏極接電源電壓(VDD)，第九NMOS 管(Mm)的柵極接電源電壓(VDD)，第九NMOS管(M121)的源極和第七NMOS管(M111)的漏極相連；第十NMOS管(M1&)的漏極接電源電壓(VDD)，第十NMOS管(M1&)的柵極接電源電壓 (VDD)，第十NMOS管(M1&)的源極和第八NMOS管(M1J的漏極相連；所述的有源電感單元，由第i^一 NMOS管(M21)、第十二 NMOS管(M&)、第十三NMOS管 (M61)、第十四NMOS管(MJ、第十五NMOS管(Mltll)、第十六NMOS管(Mltte)、第十七NMOS管 (V31)、第十八 NMOS 管(V3,)、第十九 NMOS 管(V51)、第二十匪OS 管(M5,)、第二i^一 NMOS 管 (M71)、第二十二 NMOS管(Μ7》、第二十三NMOS管(M91)、第二十四NMOS管(Mj、第二十五 NMOS管(M41)、第二十六NMOS管(Mj、第二十七NMOS管(M81)和第二十八NMOS管(Mj組成；第十一 NMOS管(M21)的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)，第十一 NMOS管(M21)的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)，第十一 NMOS管(M21)的源極接地電壓(GND)；第十二 NMOS管(M2r)的漏極接第一節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(Vln)，第十二 NMOS管(M&)的柵極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)，第十二 NMOS管(M2r)的源極接地電壓(GND)；第十三NMOS管(M61)的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(V3p)， 第十三NMOS管(M61)的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)，第十三NMOS管(M61)的源極接地電壓 (GND)；第十四NMOS管(MJ的漏極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)，第十四NMOS管(Mfe)的柵極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(V3p)，第十四NMOS管(M6r)的源極接地電壓(GND)；第十五NMOS管(M101) 的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)，第十五NMOS管(Mltll)的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(VJ，第十五NMOS管(Mltll)的源極接地電壓(GND)；第十六NMOS管(M1J的漏極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V。n)，第十六NMOS管(Mltte)的柵極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)，第十六NMOS管(M1J的源極接地電壓(GND)；第十七NMOS管(V31)的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第十七NMOS管(V31)的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)，第十七NMOS管(V31)的源極接第一節(jié)點(diǎn)的正端(Vlp)；第十八 NMOS管(V&)的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)，第十八NMOS管(V&)的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第十八NMOS管(V3,)的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)；第十九NMOS管(V51)的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第十九NMOS管(V51)的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V2n)，第十九NMOS 管(V51)的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端(V3p)；第二十NMOS管(MJ的漏極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端 (V2n)，第二十NMOS管(Mfe)的柵極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)，第二十NMOS管(M5r)的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)；第二十一 NMOS管(M71)漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十一 NMOS 管(M71)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十一 NMOS管(M71)的源極接第三節(jié)點(diǎn)的正端 (V3p)；第二十二 NMOS管(M7r)漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十二 NMOS管(M7r)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十二 NMOS管的源極接第三節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V3n)；第二十三 NMOS管(M91)的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十三NMOS管(M91)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十三NMOS管(M91)的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的正端(V。p)；第二十四NMOS管(Mj 的漏極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)，第二十四NMOS管(Mite)的柵極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(V4p)，第二十四NMOS管(MJ的源極接輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(VJ ；第二十五NMOS管(M41)的漏極和柵極接電源電壓(VDD)，第二十五NMOS管(M41)的源極接第二節(jié)點(diǎn)的正端(V2p)；第二十六NMOS 管(MJ的漏極和柵極接電源電壓(VDD)，第二十六NMOS管(MJ的源極接第二節(jié)點(diǎn)的負(fù)端 (V2n)；第二十七NMOS管(M81)的漏極和柵極接電源電壓(VDD)，第二十七NMOS管(M81)的源極接第四節(jié)點(diǎn)的正端(、)；第二十八NMOS管(MiJ的漏極和柵極接電源電壓(VDD)，第二十八BMOS管(M8r)的源極接第四節(jié)點(diǎn)的負(fù)端(V4n)。
4.如權(quán)利要求3所述的有源低通濾波器，其特征在于，所述的第一 NMOS管(M11)的寬度與第三NMOS管(Mdl)的寬度之和等于第七NMOS管(M111)的寬度；所述的第二 NMOS管(Mj 的寬度與第四NMOS管(MJ的寬度之和等于第八NMOS管(M1J的寬度；第七NMOS管(M111)、 第八NMOS管(M1J、第十七NMOS管(V31)、第十八NMOS管(Vj、第十九NMOS管V51)、第二十 NMOS 管(MJ、第二i^一 NMOS 管(M71)、第二十二 NMOS 管(Mj、第二十三 NMOS 管(M91)和第二十四NMOS管(MJ的寬度都相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，屬于模擬濾波器設(shè)計領(lǐng)域。包括電容單元，用于綜合低通濾波特性，其中，第二電容和第四電容用于變換有源電感；輸入單元，用于在電壓域轉(zhuǎn)換輸入信號；虛設(shè)單元，用于平衡輸出共模電平和寄生效應(yīng)；有源電感單元，用于實(shí)現(xiàn)基于正反饋的有源電感。本發(fā)明的基于正反饋電感替代法的有源低通濾波器，基于正反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)電感替代法設(shè)計高階有源低通濾波器，使其受工藝偏差影響很??；采用電流復(fù)用技術(shù)和電壓域處理模擬信號，實(shí)現(xiàn)了在低功耗下獲得高線性度；通過調(diào)整輸入部分MOS管的寬度的比例，實(shí)現(xiàn)不同通帶增益；可由較少晶體管實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)對稱簡單，易于設(shè)計。
文檔編號H03H11/36GK102270978SQ20111009527
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者張莉, 楊佳樂, 王燕, 錢鶴, 陳勇 申請人:清華大學(xué)