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【6h】

CMOS电流差分缓冲放大器及电流模式滤波器的研究与设计

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附表索引

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 电流模式电路

1.2.1 电流模式电路的定义及特点

1.2.2 电流模式电路的发展历程

1.3 电流差分缓冲放大器及其构成的电流模式滤波器的研究现状

1.3.1 电流差分缓冲放大器的发展概况

1.3.2 基于CDBA的电流模式滤波器的研究现状

1.4 本文研究内容及意义

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 本文结构安排

第2章 CMOS电流差分缓冲放大器及其应用电路基础

2.1 引言

2.2 电流模式标准模块构成的CDBA

2.2.1 电流差分缓冲放大器的端口特性及电路符号

2.2.2 CCII(第二代电流传输器)及CFA(电流反馈放大器)原理

2.3 电流差分缓冲放大器电路的实现电路

2.3.1 CDBA的组合器件实现

2.3.2 CDBA的双极性晶体管实现

2.3.3 CDBA的CMOS实现

2.3.4 CDBA的BiCMOS工艺实现

2.4 CDBA的应用

2.5 滤波器原理

2.5.1 滤波器的类型

2.5.2 滤波器设计方法

2.6 小结

第3章 一种新型电流差分缓冲放大器的设计

3.1 引言

3.2 新型电流差分缓冲放大器电路实现

3.2.1 提出的CDBA电路

3.2.2 倒置的电压跟随电流源(FVFCS)

3.2.3 改进型威尔逊电流镜

3.2.4 电压缓冲放大器

3.3 CDBA电路的仿真结果

3.4 与相关论文的性能比较

3.5 小结

第4章 CDBA电流模式滤波器

4.1 引言

4.2 基于电流差分缓冲放大器的电流模式高阶滤波器

4.2.1 巴特沃斯低通滤波器

4.2.2 切比雪夫带通滤波器

4.3 基于电流差分缓冲放大器的二阶滤波器

4.3.1 基于两个CDBA的单输入多输出双二阶滤波器

4.4 小结

结 论

参考文献

致 谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

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摘要

在超大规模集成电路的飞速发展过程中,电流模式电路逐渐显示出其在带宽、速度和功耗等方面的巨大优势。作为电流模式电路中的基本模块,电流差分缓冲放大器具有频带范围宽、线性度好和转换速率高等优点。但是,以目前工艺实现的电流差分缓冲放大器,在输入阻抗、电源电压和带宽等方面还存在不足,因此研究电流差分缓冲放大器(CDBA,current differencing buffered amplitier)对于解决该问题意义重大。
  本文主要致力于研究低电压低功耗高频电流差分缓冲放大器及其在电流模式滤波器方面的应用。本论文首先简单阐述了电流差分缓冲放大器的发展历程及其在电流模式连续时间滤波器中的应用现状,然后详细介绍了电流差分缓冲放大器的端口特性、电路原理及典型电路实现,最后深入分析了电流差分缓冲放大器在电流模式二阶、高阶滤波器中的应用。本文的主要工作可概括如下:
  (1)本文提出了一种新型的低功耗、宽线性范围的电流差分缓冲放大器电路。较已有的CDBA电路而言,该电路结构简单,在电流输入端通过改进传统的电流源结构,从而降低了电路的电源电压和功耗;在电流输出端采用改进型威尔逊电流镜结构,从而提高了电路的线性度和带宽。最后对提出的CDBA电路在Pspice上采用0.5μm CMOS工艺进行仿真,在±0.8V的供电电压下,其电流电压传输率αp、aα和βv分别为1.020,1.020,0.998,Iz/Ip,Iz/In和Vw/Vz的三阶互调截点的频率分别为376MHz,376MHz和726MHz,整个电路功耗为0.48mW。
  (2)本文将提出的低电压低功耗高频CDBA应用于电流模式滤波器的设计。提出了基于低电压低功耗高频CDBA的电流模式高阶滤波器及二阶滤波器电路。对所提出的滤波器在Pspice软件上,采用了0.5μm CMOS工艺进行分析和仿真实验,仿真结果表明基于低电压低功耗高频CDBA的电流模式滤波器电路具有电源电压低、频带范围宽、线性度好和功耗低等优良特性。

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