宽范围线性可调全差分OTA设计与应用

"这篇论文研究了宽范围线性可调OTA(Operational Transconductance Amplifier)的设计及其应用。传统的基本差分式OTA存在输入范围有限、跨导无法线性调节的问题，这限制了其在信号处理和模拟系统中的应用。论文提出了一种新的全差分OTA（LOTA），通过两个平方电路提供偏置电流，实现了跨导的宽范围线性可调，同时解决了电压输入范围和跨导调节范围的矛盾。此外，LOTA能够实现在负到正的范围内跨导增益的连续线性调节。论文还展示了一个利用LOTA作为基本模块构建的二阶通用滤波器，该滤波器可以实现极点频率的连续线性调节。所有设计经过PSPICE仿真进行了验证，证实了电路的性能和有效性。" 在论文中，作者指出OTA（运算传输放大器）因其简洁的结构、低功耗、易于集成以及可调的跨导增益等特点，在电压电流模式器件中占据重要地位。然而，基本差分式OTA的局限性在于其跨导增益不能线性调节，并且电压输入范围与跨导调节范围相互制约，这在一定程度上限制了OTA在实际应用中的效能。为了解决这一问题，许多研究者提出了一系列改进方案，但大多数仍存在线性调节范围窄或者未能解决输入范围与调节范围的矛盾。 论文引用了前人的工作，例如文献[7]中提出的电流控制线性可调OTA，虽然实现了跨导增益的调节，但由于MOS管工作在弱反型区，线性范围较窄；文献[8]通过基本差分式OTA的组合消除了跨导增益中的非线性项，实现了线性可调，但并未解决输入范围与调节范围的冲突。 论文提出的LOTA创新性地解决了这些问题。通过引入参考电流，LOTA能够在保持大电压输入范围的同时，实现跨导增益的宽范围线性调节，这对于设计高性能的信号处理电路至关重要。此外，LOTA的设计还允许在负到正的跨导增益范围内进行连续线性调节，这种特性极大地扩展了其应用范围。 论文进一步展示了如何利用LOTA构建一个二阶通用滤波器，该滤波器的极点频率可以实现连续线性调节，证明了LOTA在实际系统中的实用性。通过PSPICE仿真，验证了LOTA的电路性能和设计的有效性，为未来OTA的设计提供了新的思路和参考。 这篇论文深入研究了宽范围线性可调OTA的设计原理，提出了有效的解决方案，并通过实例展示了其在信号处理系统中的潜力，为相关领域的研究和设计提供了有价值的参考。