本文關(guān)鍵詞： 開關(guān)電容 帶通濾波濾波器 雙四結(jié)構(gòu)　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本課題對帶通開關(guān)電容濾波器工作原理進行介紹,深入分析了影響開關(guān)電容濾波器性能的非理想因素,然后設(shè)計了由八階切比雪夫高通濾波器和六階橢圓低通濾波器組成的帶通濾波器。在Matlab中對濾波器進行系統(tǒng)級設(shè)計,確定濾波器的結(jié)構(gòu)、傳遞函數(shù)以及各級系數(shù)�；跒V波器系統(tǒng),為了有效的減小濾波器的共模噪聲并提高輸出擺幅,濾波器在晶體管級設(shè)計時采用全差分電路,采用csmc0.5um工藝在Cadence環(huán)境下對電路進行了晶體管級仿真,完成濾波器的版圖設(shè)計后對版圖進行了后仿真。最后對濾波器的芯片進行了測試,并分析測試結(jié)果。在對濾波器中非理想因素分析過程中,采樣開關(guān)的導(dǎo)通電阻會存在熱噪聲,會增加濾波器通帶內(nèi)的噪聲,其次濾波器系統(tǒng)中電容的不匹配會造成傳遞函數(shù)的發(fā)生偏差,進而影響濾波器性能如通帶紋波,阻帶衰減速率等性能,最后由于此電路中最基本的結(jié)構(gòu)為開關(guān)電容積分器,積分器中的運放有限增益、帶寬和轉(zhuǎn)換速率會影響積分器的精度影響系統(tǒng)性能。在系統(tǒng)級設(shè)計過程中,為了保證較快的阻帶衰減速度,此帶通濾波器采用八階切比雪夫高通濾波器和六階橢圓低通濾波器的組合,完成濾波器傳遞函數(shù)的設(shè)計后確定各級的系數(shù),然后采用csmc 0.5um工藝,對整體電路在Cadence下仿真,得到晶體管級仿真結(jié)果:通帶增益約為93dB,阻帶衰減速度大于78dB/2倍頻。本課題還完成了的濾波器版圖,并進行了后仿真,后仿真結(jié)果得到通帶的增益約為84.2dB。對芯片進行測試,測試結(jié)果顯示濾波器在通帶頻率低于130kHz時通帶范圍受到低通和高通濾波器時鐘的控制,通帶增益為85.6dB,通帶紋波為0.5dB,通帶噪聲為1.3mVrms/Hz1/2,阻帶衰減速度均約為74dB/2倍頻。
[Abstract]:In this paper, the working principle of bandpass switched capacitor filter is introduced, and the non-ideal factors that affect the performance of switched capacitor filter are deeply analyzed. Then, a bandpass filter consisting of eighth order Chebyshev high-pass filter and sixth-order elliptical low-pass filter is designed. The filter is system-level designed in Matlab, and the structure of the filter is determined. Based on the filter system, in order to effectively reduce the common mode noise of the filter and increase the output swing, the filter is designed with a fully differential circuit at the transistor level. The transistor-level simulation of the circuit is carried out under the environment of Cadence using csmc0.5um process. The layout of the filter is designed and the layout is simulated. Finally, the chip of the filter is tested. During the analysis of the nonideal factors of the filter, the on-resistance of the sampling switch will have thermal noise, which will increase the noise in the filter passband. Secondly, the mismatch of the capacitance in the filter system will cause the deviation of the transfer function, which will affect the performance of the filter, such as pass band ripple, stopband attenuation rate and so on. Finally, because the most basic structure of this circuit is the switched capacitor integrator, The limited gain, bandwidth and conversion rate of the integrator will affect the performance of the integrator. In the process of system level design, in order to ensure the fast stopband attenuation speed, The band pass filter adopts the combination of the eighth order Chebyshev high pass filter and the sixth order elliptical lowpass filter. After the design of the filter transfer function, the coefficients of all levels are determined, and then the whole circuit is simulated under Cadence using csmc 0.5um technology. The results of transistor-level simulation are as follows: pass band gain is about 93 dB, and stopband attenuation speed is more than 78 dB / 2. The filter layout completed in this paper has been simulated, and the latter simulation results show that the pass band gain is about 84.2 dB. The chip is tested. The test results show that the passband range of the filter is controlled by low pass and high pass filter clock when the passband frequency is below 130 kHz. The passband gain is 85.6 dB, the passband ripple is 0.5 dB, the passband noise is 1.3 mVrms / Hz1 / 2, and the stopband attenuation rate is about 74 dB / 2.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN713.5

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本文編號：1527824