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正文摘录:

《现代电子技术》2007年第6期总第245期》新型元器件q也发生变化。Q2一C。U。；切换时刻电容G的电荷的变化量为：△Q—Q，一Q2一G(U，二U。)；如果开关S以频率为厂r在A，B两端之间进行切换，那么在ls内电容C。内移动的电荷量为：Q一△Q厂，一C。(U.一U)，r；平均电流为：J—Q／1(s)一C。(U。一U：)厂，；因此黑盒子内就可以近似看为一个电阻R，：R，一半一矗鲁‰一专㈣爿o00，.—-LI(a)疗00甜互缶V-z-)菇强二=＞‘1U!==＞U图1R，等价电路图当然要使图1(c)和(b)等价，必须要在开关S快速切换的频率(即采样频率，，)要远大于己，。和U。的最高频率(也称信号频率)时才能成立。如图2所示。图2低频开关电容滤波器的电路原理图以上的分析从近似平均的方法得到，严格来讲，他是一个离散系统的时变网络。当然对于一般的分析来讲采取近似平均的方法就可以达到解决问题的目的。他们都采用双层多晶硅结构。2.1运算放大器的设计由于这个开关电容滤波器的时钟频率只有8kHz，因此采用一般的放大器结构就可以满足条件。因此建立了图3所示的运算放大器结构，所有器件选用TSM(：提供的工艺库。2.2开关的选取为了减小时钟馈入引起的噪声，通常采用N—P互补的MOS管构成的开关电路。并要求两个管子的大小相等、几何对称。开关的大小主要由开关电容滤波器中电容的大小和时钟频率确定。应该保证开关的电阻足够小，使电容间的电荷转移在一个时钟脉冲内完成。考虑到需要的开关电容滤波器的转折频率较低，信号的变化速率很小，因此可以尽可能地减小开关的尺寸，以使时钟信号的馈人减至最低，并大大缩小了芯片面积。VSS图3用于低频开关电容滤波器的运算放大器原理图表1图3中器件尺寸一览表(电容G，=2pF)器件尺寸W／LPMl.PM2NMl。NM2PM0PM3PM4NM3NM42400nm／240nm240nm／240nm2400nm／240nm800nm／240nm800nm／240nm2400nm／240nm2400nm／240nm表2图3中的电学·l生能一览表【负载电容为10pF)参数性能开环增益单位增益带宽等效输入噪声输出动态范围失调电压电源电压静态功耗2.3单位电容的选取单位电容值的选取，对开关电容滤波器的性能影响很大，因此必须考虑各种因素的影响。一方面，较小的单位电容可以大大缩小单元所占的芯片面积。但是滤波器的精度和噪声特性将随着单位电容的缩小而变差。另一方面，大的单位电容虽然有利于滤波器精度的提高和噪声的降低。但是这会大大地增大芯片的面积。因此，单位电容值的选取应该全面考虑各种因素，仔细地进行折衷。初步选定单位电容值后，还要根据仿真的结果进行调整。2.4电路仿真选用TSM(：(台机电)提供的PDK进行Spectre仿真。经过反复的调整和仿真，并经过了一系列的优化，得到了以下结果。单位电容调整到O.1pF，开关管的尺寸(w／I.)定为240nm／240nm。当输入幅度为20mV频率为35Hz的正弦波时，由于噪声的信号的叠加，输出已经出现了一定的失真。图4显示仿真的结果，输入信号选用Anologlib器件库中正弦波信号Vsin。7担七==v=三ww担№∥v州州州Ⅻ竺碧烈