基于OTA的有源Gm-C复数带通滤波器的设计

0 引言

　　在射频前端芯片的设计中，高集成度成为设计师们关注的焦点。就目前射频前端芯片来说，实现中频滤波器的片上集成是提高芯片集成度的最有效手段，有源Gm-C滤波器就是一种可集成具有较高性能的滤波器。

　　Gm-C滤波器的实现方式有很多种，常见的结构主要有Biquad结构、Gyrator结构和Leapfrog结构。Biquad结构简单，易于调谐，但是阶数较低，Q值不够高，一般在3左右。Leapfrog结构受Gm单元直流偏移的影响很小，但是设计过程较为繁琐。本文采用Gyrator结构，其实现方法简单，电路原理清晰，有较好的电性能，但Gyrator对浮地电容的复数变换在很多文献中都没有详细的介绍和论证，在椭圆函数复数滤波器的设计中会遇到很大困难。笔者对一些类似的变换结构进行了分析，经过对电容传输函数的推导，总结出浮地电容的复数变换理论和方法。

　　1 Gm-C有源低通滤波器的设计

　　首先介绍一种有源浮地电感，结构如图1所示。

　　即此结构的输入输出电压电流特性等效为一个差分的浮地电感，可以利用这一特性，将LC原型滤波器中的电感进行替换，从而实现一个只含有OTA和电容的滤波器。

　　本文设计了一个带宽为1 MHz、30 dB阻带起始频率为3 MHz的椭圆函数低通滤波器，通带波纹为0.5 dB，并且要求滤波器具有一定的增益。<