本发明专利技术公开了一种用于Gm‑C滤波器的可调的高线性度跨导放大器结构，包括OTA电路，所述OTA电路包括预衰减级、输入级和输出级，所述OTA电路连接有一共模反馈电路；所述预衰减级采取二极管连接为负载的共源级结构，用于对输入信号进行衰减，以提高跨导放大器的线性度；所述输入级采取交叉耦合结构以抵消三次谐波失真项；所述输出级采取源级退化电流镜结构，实现跨导值的调节；本发明专利技术OTA结构可以减小差分OTA结构会受到奇次谐波失真项的影响而产生非线性失真，该结构的跨导放大器结构在调节过程中可以维持较高的线性度，提高了滤波器的动态范围，使其更具通用性，满足了在可调滤波器中的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于滤波器领域，特别涉及一种用于Gm-C滤波器的可调的高线性度跨导放大器结构。
技术介绍
在对于Gm-C滤波器的设计中，跨导放大器(OTA)作为Gm-C滤波器中唯一的有源模块，它的性能好坏直接影响滤波器的性能。在Gm-C滤波器中应用的OTA主要关注他的线性度和调谐能力。OTA的线性度决定了滤波器的动态范围，同时跨导值在调节过程中线性度往往也会变差。跨导放大器是一种将电压信号转变为电流信号的放大器，理想的OTA可以看做电压控制的电流源，输出阻抗无限大。它最基本的结构主要包括如图1所示的单端跨导运算放大器、如图2所示的差分跨导运算放大器和如图3所示的伪差分跨导运算放大器。其中，单端跨导放大器由一个单独工作于饱和区的MOS管构成，利用MOS管本身的跨导值作为跨导放大器的跨导，将加在MOS管栅端的输入电压转换为漏极电流输出。但其存在输出阻抗小，线性度低，增益小等缺点。差分结构OTA由工作于饱和区的M1、M2和尾电流ISS组成，它较单端OTA性能有了很大改善，特别是消除信号的偶次谐波失真项。伪差分OTA结构相较于全差分电路，少了尾电流，共模稳定性较差，因此在许多OTA结构的设计中，通常采取全差分式的电路结构。但是差分OTA结构会受到奇次谐波失真项的影响而产生非线性失真。
技术实现思路
针对上述现有技术，为了减小差分OTA结构会受到奇次谐波失真项的影响而产生非线性失真，本专利技术提出一种用于Gm-C滤波器的可调的高线性度跨导放大器结构，该结构的跨导放大器结构在调节过程中可以维持较高的线性度，提高了滤波器的动态范围，使其更具通用性。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种用于Gm-C滤波器的可调的高线性度跨导放大器结构，包括OTA电路，所述OTA电路包括预衰减级、输入级和输出级，所述OTA电路连接有一共模反馈电路；所述预衰减级采取二极管连接为负载的共源级结构，用于对输入信号进行衰减，以提高跨导放大器的线性度；所述输入级采取交叉耦合结构以抵消三次谐波失真项；所述输出级采取源级退化电流镜结构，实现跨导值的调节；所述预衰减级的电路包括2个NMOS管和2个PMOS管，2个NMOS管是MN1和MN2，2个PMOS管是MP1和MP2；所述输入级的电路包括8个NMOS管，即MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN10；所述输出级的电路包括8个PMOS管和4个NMOS管，所述8个PMOS管是MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9和MP10，所述4个NMOS管是MN11、MN12、MN13和MN14；上述预衰减级电路、输入级电路和输出级电路中各器件的连接关系如下：6个PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MP7、MP8的源衬端以及4个PMOS管MP5、MP6、MP9、MP10的衬端接电源电压；8个NMOS管MN1、MN2、MN7、MN8、MN9、MN10、MN13、MN14的源衬端以及6个NMOS管MN3、MN4、MN5、MN6、MN11、MN12的衬端接地；NMOS管MN1的栅端接入电压Vin，作为OTA电路负的输入端，NMOS管MN2的栅端接入电压Vip，作为OTA电路正的输入端；2个PMOS管MP3、MP4的栅端相连，接到偏置电压vtunmax，2个PMOS管MP7、MP8栅端相连，接到调节电压Vtun用于实现跨导值的调节，2个PMOS管MP1、MP2栅漏短接形成自偏置，2个PMOS管MP5、MP9栅端相连，连接到PMOS管MP5的漏端，MP6、MP10栅端相连，连接到PMOS管MP6的漏端；2个NMOS管MN3、MN5栅端相连，接到NMOS管M1的漏端，2个NMOS管MN4、MN6栅端相连，接到NMOS管M2的漏端，4个NMOS管MN7、MN8、MN9、MN10的栅端相连，接到偏置电压Vb1，2个NMOS管MN11、MN12的栅端相连，接到偏置电压Vb2，2个NMOS管MN13、MN14栅端相连，接在由共模反馈电路反馈的偏置电压Vcm；PMOS管MP3的漏端与PMOS管MP5的源端相连接，PMOS管MP4的漏端与PMOS管MP6的源端相连接，PMOS管MP7的漏端与PMOS管MP9的源端相连接，PMOS管MP8的漏端与PMOS管MP10的源端相连接；2个NMOS管MN3、MN4的源端与2个NMOS管MN7、MN8的漏端相连接，2个NMOS管MN5、MN6的源端与2个NMOS管MN9、MN10的漏端相连接，NMOS管MN11的源端与NMOS管MN13的漏端相连接，NMOS管MN12的源端与NMOS管MN14的漏端相连接。PMOS管MP1的漏端与NMOS管MN1的漏端相连接，PMOS管MP2的漏端与NMOS管MN2的漏端相连接，PMOS管MP6的漏端与NMOS管MN3、MN6的漏端相连接，PMOS管MP5的漏端与NMOS管MN4、MN5的漏端相连接，PMOS管MP9的漏端与NMOS管MN11的漏端相连接，作为OTA电路负的输出端Von，PMOS管MP10的漏端与NMOS管MN12的漏端相连接，作为OTA电路正的输出端Vop。所述OTA电路负的输出端Von和OTA电路正的输出端Vop分别与所述共模反馈电路的正、负输入端连接，所述共模反馈电路用来控制输出信号的共模电平，所述共模反馈电路包括6个PMOS管和8个NMOS管，所述6个PMOS管MP11、MP12、MP13、MP14、MP15和MP16，所述8个NMOS管MN15、MN16、MN17、MN18、MN19、MN20、MN21和MN22；所述共模反馈电路中各器件之间及所述共模反馈电路与所述OTA电路的连接关系如下：3个PMOS管MP11、MP12、MP15的源衬端以及3个PMOS管MP13、MP14、MP16的衬端接电源电压；3个NMOS管MN19、MN20、MN22的源衬端以及5个NMOS管MN15、MN16、MN17、MN18、MN21的衬端接地；NMOS管MN15的栅端接入OTA电路的输出电压Von，作为共模反馈电路负的输入端，NMOS管MN16的栅端接入OTA电路的输出电压Vop，作为共模反馈电路正的输入端；2个NMOS管MN17、MN18栅端相连，接到参考电压Vref，2个NMOS管MN19、MN20栅端相连，接到偏置电压Vb1，NMOS管MN21栅端接到偏置电压Vb2，NMOS管MN22栅端接到NMOS管MN21的漏端，该NMOS管MN21的漏端电压Vcm作为反馈电压反馈到OTA电路，用来调节输出信号的共模电平；2个PMOS管MP11、MP12的栅端相连，接到偏置电压vtunmax，PMOS管MP15的栅端接到调节电压V本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于Gm‑C滤波器的可调的高线性度跨导放大器结构，包括OTA电路，所述OTA电路包括预衰减级、输入级和输出级，其特征在于：所述OTA电路连接有一共模反馈电路；所述预衰减级采取二极管连接为负载的共源级结构，用于对输入信号进行衰减，以提高跨导放大器的线性度；所述输入级采取交叉耦合结构以抵消三次谐波失真项；所述输出级采取源级退化电流镜结构，实现跨导值的调节；所述预衰减级的电路包括2个NMOS管和2个PMOS管，2个NMOS管是MN1和MN2，2个PMOS管是MP1和MP2；所述输入级的电路包括8个NMOS管，即MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN10；所述输出级的电路包括8个PMOS管和4个NMOS管，所述8个PMOS管是MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9和MP10，所述4个NMOS管是MN11、MN12、MN13和MN14；上述预衰减级电路、输入级电路和输出级电路中各器件的连接关系如下：6个PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MP7、MP8的源衬端以及4个PMOS管MP5、MP6、MP9、MP10的衬端接电源电压；8个NMOS管MN1、MN2、MN7、MN8、MN9、MN10、MN13、MN14的源衬端以及6个NMOS管MN3、MN4、MN5、MN6、MN11、MN12的衬端接地；NMOS管MN1的栅端接入电压Vin，作为OTA电路负的输入端，NMOS管MN2的栅端接入电压Vip，作为OTA电路正的输入端；2个PMOS管MP3、MP4的栅端相连，接到偏置电压vtunmax，2个PMOS管MP7、MP8栅端相连，接到调节电压Vtun用于实现跨导值的调节，2个PMOS管MP1、MP2栅漏短接形成自偏置，2个PMOS管MP5、MP9栅端相连，连接到PMOS管MP5的漏端，MP6、MP10栅端相连，连接到PMOS管MP6的漏端；2个NMOS管MN3、MN5栅端相连，接到NMOS管M1的漏端，2个NMOS管MN4、MN6栅端相连，接到NMOS管M2的漏端，4个NMOS管MN7、MN8、MN9、MN10的栅端相连，接到偏置电压Vb1，2个NMOS管MN11、MN12的栅端相连，接到偏置电压Vb2，2个NMOS管MN13、MN14栅端相连，接在由共模反馈电路反馈的偏置电压Vcm；PMOS管MP3的漏端与PMOS管MP5的源端相连接，PMOS管MP4的漏端与PMOS管MP6的源端相连接，PMOS管MP7的漏端与PMOS管MP9的源端相连接，PMOS管MP8的漏端与PMOS管MP10的源端相连接；2个NMOS管MN3、MN4的源端与2个NMOS管MN7、MN8的漏端相连接，2个NMOS管MN5、MN6的源端与2个NMOS管MN9、MN10的漏端相连接，NMOS管MN11的源端与NMOS管MN13的漏端相连接，NMOS管MN12的源端与NMOS管MN14的漏端相连接。PMOS管MP1的漏端与NMOS管MN1的漏端相连接，PMOS管MP2的漏端与NMOS管MN2的漏端相连接，PMOS管MP6的漏端与NMOS管MN3、MN6的漏端相连接，PMOS管MP5的漏端与NMOS管MN4、MN5的漏端相连接，PMOS管MP9的漏端与NMOS管MN11的漏端相连接，作为OTA电路负的输出端Von，PMOS管MP10的漏端与NMOS管MN12的漏端相连接，作为OTA电路正的输出端Vop。所述OTA电路负的输出端Von和OTA电路正的输出端Vop分别与所述共模反馈电路的正、负输入端连接，所述共模反馈电路用来控制输出信号的共模电平。图5为共模反馈电路，包括6个PMOS管MP11、MP12、MP13、MP14、MP15、MP16，8个NMOS管MN15、MN16、MN17、MN18、MN19、MN20、MN21、MN22；所述共模反馈电路中各器件之间及所述共模反馈电路与所述OTA电路的连接关系如下：3个PMOS管MP11、MP12、MP15的源衬端以及3个PMOS管MP13、MP14、MP16的衬端接电源电压；3个NMOS管MN19、MN20、MN22的源衬端以及5个NMOS管MN15、MN16、MN17、MN18、MN21的衬端接地；NMOS管MN15的栅端接入OTA电路的输出电压Von，作为共模反馈电路负的输入端，NMOS管MN16的栅端接入OTA电路的输出电压Vop，作为共模反馈电路正的输入端；2个NMOS管MN17、MN18栅端相连，接到参考电压Vref，2个NMOS管MN19、MN20栅端相连，接到偏置电压Vb1，NMOS管MN21栅端接到偏置电压Vb2，NMOS管MN22栅端接到NMOS管MN21的漏端，该NMOS管MN21的漏端电压Vcm作为反馈电压反馈到OTA电路，用来调节输出信号的共模电平；2个PMOS...
【技术特征摘要】
1.一种用于Gm-C滤波器的可调的高线性度跨导放大器结构，包括OTA电路，所述OTA电
路包括预衰减级、输入级和输出级，其特征在于：
所述OTA电路连接有一共模反馈电路；
所述预衰减级采取二极管连接为负载的共源级结构，用于对输入信号进行衰减，以提
高跨导放大器的线性度；所述输入级采取交叉耦合结构以抵消三次谐波失真项；所述输出
级采取源级退化电流镜结构，实现跨导值的调节；
所述预衰减级的电路包括2个NMOS管和2个PMOS管，2个NMOS管是MN1和MN2，2个PMOS管
是MP1和MP2；
所述输入级的电路包括8个NMOS管，即MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN10；
所述输出级的电路包括8个PMOS管和4个NMOS管，所述8个PMOS管是MP3、MP4、MP5、MP6、
MP7、MP8、MP9和MP10，所述4个NMOS管是MN11、MN12、MN13和MN14；
上述预衰减级电路、输入级电路和输出级电路中各器件的连接关系如下：
6个PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MP7、MP8的源衬端以及4个PMOS管MP5、MP6、MP9、MP10的衬
端接电源电压；
8个NMOS管MN1、MN2、MN7、MN8、MN9、MN10、MN13、MN14的源衬端以及6个NMOS管MN3、MN4、
MN5、MN6、MN11、MN12的衬端接地；
NMOS管MN1的栅端接入电压Vin，作为OTA电路负的输入端，NMOS管MN2的栅端接入电压
Vip，作为OTA电路正的输入端；
2个PMOS管MP3、MP4的栅端相连，接到偏置电压vtunmax，2个PMOS管MP7、MP8栅端相连，接
到调节电压Vtun用于实现跨导值的调节，2个PMOS管MP1、MP2栅漏短接形成自偏置，2个PMOS
管MP5、MP9栅端相连，连接到PMOS管MP5的漏端，MP6、MP10栅端相连，连接到PMOS管MP6的漏
端；
2个NMOS管MN3、MN5栅端相连，接到NMOS管M1的漏端，2个NMOS管MN4、MN6栅端相连，接到
NMOS管M2的漏端，4个NMOS管MN7、MN8、MN9、MN10的栅端相连，接到偏置电压Vb1，2个NMOS管
MN11、MN12的栅端相连，接到偏置电压Vb2，2个NMOS管MN13、MN14栅端相连，接在由共模反馈
电路反馈的偏置电压Vcm；
PMOS管MP3的漏端与PMOS管MP5的源端相连接，PMOS管MP4的漏端与PMOS管MP6的源端相
连接，PMOS管MP7的漏端与PMOS管MP9的源端相连接，PMOS管MP8的漏端与PMOS管MP10的源端
相连接；
2个NMOS管MN3、MN4的源端与2个NMOS管MN7、MN8的漏端相连接，2个NMOS管MN5、MN6的源
端与2个NMOS管MN9、MN10的漏端相连接，NMOS管MN11的源端与NMOS管MN13的漏端相连接，
N...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅强，刘银齐，王景帅，赵佳姮，赵公元，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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