新型高线性OTA设计：应用于OTA-C滤波器的突破

本文主要探讨了一种新型高线性运算跨导放大器(OTA)的设计，由余国义、钟建福和张乐共同完成，并发表在中国科技论文在线上。该研究旨在解决在设计OTA-C滤波器时面临的线性性能挑战，特别是在大跨导输入范围内保持高线性度的问题。 设计的关键在于采用了一种创新的乘法器输入级，这一设计能够显著扩大OTA的线性跨导输入范围，从而提高其在信号处理中的动态性能。乘法器输入级在现代微电子技术中扮演着重要角色，它能够有效地进行信号的相乘和增益控制，这对于许多信号处理应用来说是至关重要的。 同时，文中提出了一个新颖的共模反馈(CMFB)策略，通过将主放大器输出电压进行线性压缩后再引入CMFB电路，有效地改善了传统共模反馈结构对OTA输出线性范围的局限。这一改进措施有助于减少非线性失真，提升放大器的性能指标，如直流开环增益达到76dB，共模抑制比(CMRR)高达140dB，且电源抑制比(PSRR)为144dB。 通过SMIC.35um标准CMOS工艺的仿真，研究人员展示了输入级在-2V到2V的差分输入电压范围内表现出极高的线性特性，特别是在高频环境下，这确保了信号的精确传输和处理。此外，利用这种设计的高线性OTA，他们构建了一款OTA-C二阶低通巴特沃斯滤波器。滤波器的截止频率可以根据需要调节，从11KHz扩展到419KHz，而当截止频率为100KHz时，输出信号的总谐波失真(Total Harmonic Distortion, THD)仅为-47dB，显示了良好的滤波性能。 这项研究对于高性能运算放大器的设计有着重要的贡献，特别是在满足高线性度和宽频带应用需求方面。它不仅推动了微电子技术的发展，也为信号处理和通信系统的设计提供了有价值的解决方案。研究人员的联系方式和基金资助也表明了研究的实用性和学术价值。