[发明专利]一种用于Gm-C滤波器的可调的高线性度跨导放大器结构

说明书

本发明公开了一种用于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。

技术领域

本发明属于滤波器领域，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。

背景技术

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I_SS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。

发明内容

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，本发明提出一种用于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，本发明提出的一种用于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：