帶寬可調的Gm—C低通濾波器設計

伍蓮洪++鄭薇++蘇黎++韓海波

摘 要本文介紹了一種跨導電容（Gm-C）濾波器的設計。文中采用有源器件替代法，實現了3階橢圓低通濾波器。通過調節偏置電流及電容陣列，從而實現濾波器的帶寬可調。仿真結果表明，在TT工藝角下，3dB帶寬：≥67.92MHz；100 MHz處衰減：≥21.53dB；帶內波動：≤0.11dB；1dB壓縮點：≥-9.91dBm；電路功耗：≤6.47mA；芯片面積約為0.35mm2。最后給出了和本文LPF結構完全相同的某款LPF測試結果，以驗證本文LPF是完全可行的。

【關鍵詞】跨導電容濾波器 低通 橢圓 帶寬可調

1 引言

在射頻前端芯片中，實現中頻濾波器的片上集成是提高芯片集成度最有效方法之一。模擬有源濾波器即是一種可片上集成且性能較好的濾波器。有源濾波器實現方法有多種，如RC濾波器，跨導電容（Gm-C）濾波器。RC濾波器適用于低頻領域，且對RC元件值變化敏感；Gm-C濾波器主要優點是較低功耗和較高工作頻率，因此普遍應用于高頻領域。實現Gm-C濾波器方法有多種，如信號流圖法和有源器件替代法。本文采用有源器件替代法，濾波器在功能和結構上和無源原型相同，有較好電性能。

2 濾波器的組成和工作原理

圖1為本文所設計的濾波器的系統框圖，恒定跨導（Constant-Gm）偏置產生50uA的基準電流，IBIAS將50uA電流轉為100uA，供給低通濾波器（LPF）中的跨導（Gm）單元用作偏置電流。

Constant-Gm偏置原理圖如圖2所示。R采用電阻陣列的形式實現，當R發生偏差時可調節控制端CTRL_R以輸出需要的電流。調節控制端CTRL_I，可調節晶體管M5、M6 以及M7的尺寸總和相對M3的尺寸比例，從而調節IREF_C的大小。通過調節CTRL_I以及CTRL_B，可較大范圍的調節IREF_B的電流大小，使LPF中Gm單元的跨導值可調，從而實現LPF的帶寬調節。……