13、强反型饱和区FGMOS滤波技术解析

强反型饱和区FGMOS滤波技术解析

1. 中频FGMOS滤波器概述

在通信接收器、视频处理、数据通信和局域网等领域，100 kHz至10 MHz频率范围内的单片滤波器有着广泛应用。然而，适用于语音频段的设计技术在这个频率范围内表现不佳，特别是在降低电源电压时，由于器件可提供的最大电流受限，高频性能会下降。

FGMOS滤波器能够在1.25 V电源电压下工作在兆赫兹范围。FGMOS可作为MOS的替代方案，其有效阈值电压降低，能实现更高的电流水平，从而提高可达到的频率上限。此外，该晶体管有助于实现共模反馈机制，且不会引入额外失真。

2. FGMOS基中频跨导器

考虑图中两个相同的FGMOS晶体管（M1a，M1b）在强反型饱和区工作的电路。晶体管M1a和M1b的漏源电流可表示为：
[I_{1(a,b)} = \frac{\beta_{1(a.b)}}{2} \left(\sum_{i=1, … , N} w_iV_{i(a,b)} - V_{S1} - V_{TFG} \right)^2]
其中，下标(a,b)分别适用于晶体管M1a和M1b，(w_i = C_i/C_T)，(V_{TFG})是有效阈值电压：
[V_{TFG} = V_{Tn} - \frac{C_{CM}}{C_T}V_{outcm} - \frac{C_{VDD}}{C_T}V_{DD}]
假设输入晶体管相同且输入权重值相同（w），则输出到连接在M2a和M2b漏极之间负载的电流为：
[I_{out} = \frac{I_{1b} - I_{1a}}{2} \approx \frac{w\sqrt{\beta_1I_{SS}}}{2} \left(