Gm-C有源滤波器设计：基于OTA的复数带通实现

"该文主要讨论了基于运算放大器(OTA)的有源Gm-C复数带通滤波器的设计方法，强调了在射频前端芯片集成度提升中的重要性。文章介绍了Gm-C滤波器的不同实现结构，包括Biquad、Gyrator和Leapfrog结构，并指出Gyrator结构的优势及其在处理浮地电容复数变换时的挑战。作者通过分析电容传输函数，提出了浮地电容的复数变换理论和方法。文中还涉及了有源浮地电感的使用，以实现无电感的Gm-C滤波器。此外，文章展示了如何设计一个特定参数的椭圆函数低通滤波器原型，并将其转换为带通滤波器。在ADS软件中进行了仿真，验证了设计的一致性和滤波器性能。最后，文章提到了复数滤波器的概念，解释了引入复数域后如何处理负频率的情况，以及这对滤波器设计的影响。" 在射频前端芯片设计领域，高集成度至关重要。有源Gm-C滤波器因其可集成性和高性能，成为实现中频滤波器片上集成的理想选择。Gm-C滤波器有多种实现结构，其中Biquad结构简洁但阶数较低，Q值不高；Leapfrog结构受直流偏移影响小但设计复杂。而Gyrator结构则因其实现简单、电性能优良而被选用。然而，Gyrator结构中浮地电容的复数变换是个难题，需要深入理解和应用。 作者通过分析和推导，解决了这一问题，为Gyrator结构的复数滤波器设计提供了理论基础。他们设计了一个特定规格的椭圆函数低通滤波器，然后将其转化为带通滤波器，利用有源浮地电感替代传统电感，构建了仅包含OTA和电容的滤波器结构。在ADS软件中进行的仿真结果显示，设计的滤波器原型和Gm-C滤波器有很好的一致性，验证了设计的有效性。 滤波器的Q值对性能有很大影响，它与输入输出电阻相关的OTA的跨导有关。如果跨导选择不当，可能导致Q值过低，引起带内波动。在复数滤波器设计中，引入复数域的概念允许处理负频率，实数滤波器的正负频率响应是对称的，这在拉普拉斯变换中可以直观理解。因此，理解和利用复数域对于优化滤波器的频率响应至关重要。 该文深入探讨了基于OTA的有源Gm-C复数带通滤波器设计的关键技术和挑战，提供了理论分析和实践验证，对于射频前端芯片设计者来说具有很高的参考价值。