[发明专利]一种基于寄生电容的大范围可调宽带低通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种基于寄生电容的大范围可调宽带低通滤波器，该可调宽带低通滤波器可以同时提供大带宽和较高的带宽可调范围。其频率响应波形在不同带宽下保持恒定，其带宽和频率响应波形在不同温度和工艺角下保持一致。

背景技术

低通滤波器在许多信号处理系统中都是关键模块。其中在硬盘或光盘读写通道中，从外道读写的数据传输速率比从内道读写的数据传输速率大得多，另外硬盘和光盘伺服信号的传输速率远远低于数据的传输速率。所以在硬盘或光盘读写通道中，低通滤波器的带宽需要在超过十倍的范围内可调。而随着硬盘和光盘数据传输速度的发展，其读写通道中对滤波器最大带宽的需求也越来越高。因此宽带大范围可调的低通滤波器在硬盘或光盘读写通道中是必要的模块。

在宽带高速应用中，g_m-C滤波器由于具有高带宽和大范围可调的特性而成为常用的滤波器结构。传统的宽带g_m-C滤波器中所采用的运算跨导放大器主要包括Nauta运算跨导放大器、源极负反馈运算跨导放大器和恒定电容运算跨导放大器。

Nauta运算跨导放大器电路简单，寄生电容小，因此能够达到很大的带宽。Nauta运算跨导放大器由反相器所组成的，通过调节电源电压来改变输入晶体管的过驱动电压，从而调节运算跨导放大器的跨导值。其输入晶体管过驱动电压的最低值被滤波器线性度要求所限制，最高值则被功耗所限制。因此Nauta运算跨导放大器的跨导调节范围有限，限制了滤波器带宽的调节范围。源极负反馈运算跨导放大器改善了线性度，然而源极负反馈降低了运算跨导放大器的功耗效率，而且该结构需要额外的尾电流源，增大了噪声。恒定电容运算跨导放大器的输入晶体管并联有相同尺寸的哑元晶体管，当输入晶体管导通时哑元晶体管关闭，当输入晶体管关闭时哑元晶体管导通并偏置在和输入晶体管导通时相同的直流工作点，使恒定电容运算跨导放大器的输入电容在两种状态下保持一致，从而使采用该跨导放大器的滤波器频率响应波形在不同带宽下保持恒定。但是哑元晶体管增大了运算跨导放大器的寄生电容，从而限制了滤波器的带宽。另外哑元晶体管还增大了运算跨导放大器的面积。

本发明提出了一种基于寄生电容的大范围可调宽带低通滤波器，该低通滤波器所有的电容都由寄生电容实现。由于不需要片上集成电容，本发明提出的基于寄生电容的大范围可调宽带低通滤波器减小了芯片面积。通过对不同运算跨导放大器输入管尺寸之间的比利进行设计，使滤波器频率响应波形在不同带宽下保持一致。并且由于滤波器的所有电容都由寄生电容实现，其带宽和频率响应波形在不同温度和工艺角下保持恒定。

发明内容

本发明的目的在于克服已有宽带滤波器技术的不足之处，提出一种基于寄生电容的大范围可调宽带低通滤波器，以满足硬盘和光盘读写通道对大范围可调宽带低通滤波器最大带宽和带宽调节范围的需求。

本发明提出的基于寄生电容的大范围可调宽带低通滤波器，其主要由两个级联的双二阶滤波器单元组成，滤波器的输入端为第一双二阶滤波器单元101的输入端，滤波器的输出端为第二双二阶滤波器单元102的输出端；第一双二阶滤波器单元101的输出端与第二双二阶滤波器单元102的输入端相连；其中：

所述第一双二阶滤波器单元101由四个跨导可变的运算跨导放大器103-1~103-4以及两个电容104-1和104-2组成；第二双二阶滤波器单元102由四个跨导可变的运算跨导放大器103-5~103-8以及两个电容104-3和104-4组成；

第一双二阶滤波器单元101和第二双二阶滤波器单元102的输入端分别为第一运算跨导放大器103-1和第五运算跨导放大器103-5的输入端，而第一双二阶滤波器单元101和第二双二阶滤波器单元102的输出端分别为第三运算跨导放大器103-3和第七运算跨导放大器103-7的输出端；

第一运算跨导放大器103-1和第五运算跨导放大器103-5的输出端分别与第二运算跨导放大器103-2和第六运算跨导放大器103-6的输入端相连，同时，第一运算跨导放大器103-1和第五运算跨导放大器103-5的输出端分别还与第二运算跨导放大器103-2和第六运算跨导放大器103-6的输出端相连；