一种全差分的高速CMOS运算跨导放大器(OTA)的优化设计

全差分高速CMOS运算跨导放大器由一个折叠 级联输入级和一个共源输出增益级构成 ,并采用Cascode补偿技术 在对运算跨导放大器的性能做了详细的分析后 ,设计出一个采用单纯形优化算法的优化程序 ,它能够快速地设计出满足指标的运算跨导放大器

基于跨导运算放大器的多模多频可重构滤波器的设计

研究了多模多频的射频前端接收机中的滤波器的设计。为使滤波器具备多模式、多功能等特点,减小尺寸、降低功耗,克服电调谐不方便、线性度低的问题,提出了一种基于跨导运算放大器(OTA)的多模多频可重构滤波器的设计方法,该方法通过设置合适的开关阵列,使同一个电路拓扑实现不同的工作模式,且每种工作模式都可实现多种滤波功能。该方法设计的滤波器电路结构简单,易于集成,硬件复用率高,且实验证明功能多样,线性度高,适合应用到单片集成的多模多频接收机中。

交叉结构高增益两级运算跨导放大器设计

提出了一种交叉结构高增益的两级运算跨导放大器(OTA)电路,第一级采用PMOS差分输入方式,降低电路的噪声和功耗,第二级为采用推挽结构的共源增益级,提供增益并降低静态电流。为进一步提高电路的电压增益,将对管输入变为四管输入,并利用一对有源电流镜与之相匹配,通过交叉耦合方式连接到差分输入管,从而提高电路的跨导。采用阻尼因子控制模块作为频率补偿结构,提高电路稳定性。基于SMIC 0.13μm工艺对提出的OTA电路进行仿真验证,仿真结果表明:该电路在3.3 V供电电压下,负载为5 pF电容时,直流开环增益为102.7 dB,单位增益带宽为2.845 MHz,共模抑制比为133.34 dB,电源抑制比为86.1 dB,等效输入参考噪声为■kHz。

一种新颖的全差分CMOS运算放大器的设计

研究了一种全差分高增益、宽带宽CMOS运算跨导放大器 (OTA) .放大器采用三级折叠 级联结构 ,结合附加增益提高电路 ,大幅提高整个电路增益的同时获得较好的频率特性 ,采用 0 .35 μmCMOSN阱工艺设计 .HSPICE模拟结果放大器的带宽为 2 15MHz(相位裕度 6 2 .2°) ,开环增益为 10 3dB ,功耗仅为 2 .0 1mW .

电流模式高阶OTA-C高通滤波器的设计

提出了一种新的电流模式高阶OTA-C高通滤波器的设计方法。由该方法导出的滤波器具有最少的元件,n阶滤波器仅需n个OTAs和n个电容,所有的电容均接地,便于集成且与VLSI工艺兼容。文中给出了6阶滤波器设计实例,PSPICE仿真结果与理论分析相吻合,验证了该设计方法的可行性。

一种新颖的OTA结构的数模转换器

介绍了一种新颖结构的数模转换器,此转换器的设计核心是采用跨导运算技术,由CMOS运算跨导放大器(OTA)构成。此D/A转换器以模拟电流作为主要信号变量,以跨导运算放大器取代电压运算放大器,以基于OTA的有源元件取代部分无源元件,通过改变OTA的偏置电流,从而改变其互导增益gm和电压放大器增益Au,更适合于IC的集成。采用9个OTA构成一个8位的加法电路,8个OTA的互导增益gm对应8位的数字信号,8个MOS管作为开关运用由8位的数字信号控制,从而实现数字信号到模拟信号的转换。

基于弱反型的宽工作电压OTA研究设计

分析与设计了一种工作电源在0.6 V^3.3 V之间、超低功耗的跨导运算放大器(OTA)。整体电路基于工作在弱反型区的衬底驱动输入差分对和电平移位电路,且供电电压可低于晶体管PMOS的阈值电压。OTA电路采用HJTC 0.35μm N阱CMOS工艺,Hspice仿真结果表明,在工作电压为0.6 V时,功耗仅为326 nW。

基于OTA的8阶巴特沃斯滤波器

巴特沃斯低通滤波器在其通带内具有最平坦的幅度特性,因而得到了广泛应用。实现巴特沃斯滤波器通常使用电压型运算放大器与电阻、电容构成,元件值设定复杂,对电阻、电容的精度要求很高,且对巴特沃斯滤波器参数进行整定时很复杂。采用电流模式的OTA跨导运算放大器实现巴特沃斯滤波器,其电路结构简洁,元件间成比例关系,与元件值精度无关,这提高了滤波器的稳定性,同时滤波器参数易调。

基于OTA-C的多功能全集成电流模式双2阶滤波器

采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种基于OTA的单输入多输出的多功能电流模式双2阶滤波器。滤波器的5个输出端口可同时得到低通、高通、带通、带阻和全通5种滤波功能。该电路结构简单,仅需要4个MO-OTA和2个电容;电路固有角频率ω0及品质因数Q值独立可调;灵敏度低,均小于或等于0.5。基于BSIM3模型参数,采用Hspice仿真工具对电路进行了仿真,结果表明滤波器性能良好,版图符合设计要求。

宽范围线性可调OTA的设计及应用

为了解决基本差分式OTA输入范围有限,跨导不能线性调节且调节范围不宽的问题,采用两个平方电路分别为两个基本差分式OTA提供偏置电流,实现了一种跨导宽范围线性可调全差分OTA(LOTA)。通过引入参考电流,解决了电压输入范围和跨导调节范围不能同时增大的矛盾,同时又实现了跨导增益从负到正的范围内连续线性调节。作为应用,利用提出的LOTA作为基本模块实现的二阶通用滤波器可实现极点频率连续线性调节。电路的性能通过PSPICE仿真得到了验证。

基于OTA的模拟元件电路非线性特性建模

研究了一种典型CMOS源耦合差分对管电路(OTA)的非线性特性,得到非线性失真项。据此,导出了由OTA构成模拟电阻和模拟电感以及其他一些模拟元件电路的非线性特性解析式,这些解析式对于上述单元电路所构造的各种滤波器的非线性分析具有一定价值,而其推导方法可以应用于其他类似的电路。

基于电压模式OA-OTA多功能滤波器设计

提出了一种仅用有源器件OA(运算放大器)和OTA(跨导运算放大器)设计的电压模式二阶多功能滤波器电路,通过选择不同的输入输出端,可以实现低通、带通、高通、带阻及全通等五种滤波器功能。调节两个OTA的跨导增益来调节电路的中心频率和品质因数。该电路仅含两个OA和两个OTA,不含任何无源器件,相比同类电路,该电路具有结构简单,便于集成的优点。PISPICE仿真结果表明,提出的电路方案是可行的。

基于CCCⅡ±和OTA的频率可调谐多功能电流模式滤波器

提出一种结构简单的新型多功能有源滤波器.该电路由2个CCCⅡ±,1个OTA和2个接地电容组成,只需1个输入端,选择不同的输出端口,能够实现低通、高通、带通、带阻、全通5个滤波功能.调整CCCⅡ±以及OTA的偏置电流和电容值,能够改变特征参数,设计的电路频率可调谐并且具有很低的灵敏度.最后对实际电路,进行了PSpice仿真,结果表明所提出的电路方案正确有效.

基于改进开关型OTA的低压低功耗ΣΔ调制器

设计了一种应用于音频的5阶离散时间单环单比特量化ΣΔ调制器.提出一种改进的开关型AB类运算跨导放大器(OTA)电路,实现了低电压下积分器的低功耗和高转换速率.OTA仅在半时钟周期工作,有效降低调制器功耗.电路采用TSMC 0.18μm 1P4M标准CMOS工艺实现,后仿真结果表明,无杂散动态范围(SFDR)和信号噪声失真比(SNDR)分别达97.6dB和87.3dB,调制器版图面积0.4mm2.在1V电源电压下,消耗电流260μA,品质因数(FoM)达到286fJ/c-step,实现了低压低功耗高精度的设计目标.

基于MOCCCⅡ和OTA的频率可调谐多功能电流模式滤波器

提出一种结构简单的新型多功能有源滤波器。该电路由两个MOCCCⅡ,一个OTA和两个接地电容组成。通过选择不同的输入和输出端口,能够实现低通、高通、带通、带阻、全通五个滤波功能。调整MOCCCⅡ以及OTA的偏置电流和电容值,能够改变特征参数,设计的电路频率可调谐,并且具有很低的灵敏度。最后对实际电路进行了PSpice仿真,结果表明提出的电路方案正确有效。

基于MO-OTAS和CCCII电流模式通用滤波器

提出一种采用跨导运算放大器MO-OTAS与电流传送器CCCII相结合构成的电流模式多功能滤波器,该电路由一个CCCII器件、二个MO-OTAS和三个接地电容所组成。在输入端加入信号并将其与相应的输出端进行适当的组合,即可得到低通、高通、带通、带阻和全通五种二阶滤波器功能。所提出的电路中心频率可调范围大,中心频率ω0和品质因数Q独立可调,无源元件全部接地,利于集成,产生的电路具有很低的灵敏度。理论分析和HSpice计算机仿真表明,提出的电路方案正确。

基于生物应用的低截止频率5阶G_m-C低通滤波器

设计了一款基于生物应用的截止频率为38.49 Hz的5阶跨导电容(G_m-C)低通滤波器。首先利用电流互抵技术设计实现了一款低G_m的运算跨导放大器(OTA),并基于此OTA,采用无源电感电容(LC)网络模拟法设计了一款5阶椭圆滤波器。最后基于华虹宏力0.35μm CD350 60 V/80 V工艺应用Spectre仿真工具对滤波器进行仿真。结果表明,所设计的低通滤波器可以实现非常陡峭的过渡带,并在50 Hz工频信号处衰减达-43.812 dB;阻带衰减为-33.18 dB;通带内平均噪声为352.0μV·Hz^(-1/2);总谐波失真为-56.24 d B;3.3 V电源电压下,5阶滤波器总功耗仅为11.73μW。所设计的滤波器可以有效采集频率极低的生物信号并且滤除干扰信号。芯片面积为1 200μm×728μm。

记录神经细胞信号的集成微电极阵列系统设计

设计实现了集成信号处理电路的互补金属氧化物半导体(CMOS)神经细胞信号记录微电极阵列系统。首先,建立了电极-神经细胞界面模型,通过解析推导及仿真揭示了采用电极记录神经细胞信号的一些结论,为设计良好的微电极阵列(MEA)提供了理论依据。其次,设计了新型的跨导运算放大器(OTA),在较低的电源电压和功率下,保持了合适的增益、电源抑制比(PSRR)、共模抑制比(CMRR)和较低的噪声。再次,利用有源低频抑制放大技术,提出了一种系统拓扑结构,弥补了传统电容耦合放大结构的缺点。所设计实现系统的各项性能有较好的平衡性,为记录神经信号提供了有效的手段。

下截止频率1.3～244 Hz可调带通VGA设计

采用电压控制的伪电阻结构,设计了一款具有超低频下截止频率调节功能的带通可变增益放大器(VGA),由于该结构具有可调节超大的等效电阻和反馈电容使VGA的下截止频率可以调节。提出了一种改进的甲乙类运算跨导放大器(OTA)结构,采用新颖的浮动偏置设计,在满足高压摆率的条件下,有效提高共源共栅结构的电压输出范围。将伪电阻用于OTA的共模反馈,克服了阻性共模检测结构负载效应的问题。该VGA电路采用TSMC 0.18μm标准工艺设计和流片,测试结果表明,1.2 V电源电压下,其下截止频率调节范围为1.3~244 Hz,增益为49.2,44.2,39.2 d B,带宽为3.4,3.9,4.4 k Hz,消耗电流为3.9μA,共模抑制比达75.2 d B。

高线性度低功耗OTA的实现

采用衰减器技术和负反馈设计了一种新的高线性度低功耗的跨导运算放大器（OTA）.提出的OTA能有效地抑制3次谐波分量（HD3）从而使其线性度得到很大改善,同时它可以通过改变衰减器因子α实现跨导可调.电路采用TSMC 0.18μm工艺在Cadence的Spectre中进行设计与仿真,结果表明它的线性范围为-0.65~0.65 V,功耗仅为0.73 mW.最后通过一个四阶OTA-C滤波器验证了该OTA的性能.