透過您的圖書館登入
IP:100.26.35.111
  • 學位論文

以運算轉阻放大器為主動元件實現三個電壓式三階橢圓濾波電路之方法與其性能之比較

Generation and Comparison of Three OTRA-Based Voltage-Mode Third-Order Elliptic Filter Structures

指導教授 : 張俊明
若您是本文的作者,可授權文章由華藝線上圖書館中協助推廣。

摘要


在電路設計上,運算轉導放大器(Operational Transconductance Amplifier 簡稱OTA)被研究最多,也被公認為世界上最好的主動元件,而運算轉阻放大器(Operational Trans-Resistance Amplifier 簡稱OTRA)其特性與OTA有對偶關係,因此與OTA有對等的優勢,此外OTRA的輸入端虛接地(virtually grounded),可消除寄生的接地電容、電導,是唯一可消除輸入端寄生效應的主動元件,基於以上的優點,故本文採用OTRA為主動元件設計電路。 本論文研究以導納矩陣分析設計法實現三階橢圓濾波電路,將轉移函數分解成3個聯立方程式,再利用OTRA的特性配合電阻、電容構成子電路,以實現1個方程式,因此3個方程式則由3個子電路實現,最後將3個子電路合成完成電路設計。在設計的過程中,發現OTRA的特性可使子電路設計具有多樣性,因此合成出的電路數量,會是子電路數量的乘積。本文共合成出27個電路,每個電路結構都使用了3個主動元件OTRA、3個電容,以及7個電阻。 本文以H-spice軟體及TSMC 0.35μm製程參數進行模擬時,發現27個電路中,可實際運作的電路只有3個。此3電路依電容的設計位置不同分別稱為: 1.「3Cs in FB」:3個電容都設計在OTRA的迴授迴路(feedback loop)上。 2.「3Rs in FB」:3個電阻設計在OTRA的迴授迴路上。 3.「1C2Rs in FB」:1個電容與2個電阻設計在OTRA的迴授迴路上。 比較三者性能的優劣,發現:當電路操作在1M Hz時,「3Cs in FB」會有較精準的輸出,fp(通帶最高頻率)的誤差為0.23%;而「3Rs in FB」的輸出訊號最差。經過非理想分析得知上述之影響,是由於OTRA內部的寄生效應會寄生在迴授迴路的元件上,當 寄生電容效應會遠大於寄生電導效應,因此可以忽略寄生電導,只剩下寄生電容。當電容加上寄生電容,只會造成元件值的誤差,而電導加上寄生電容,則會造成輸出訊號的扭曲。因此「3Cs in FB」的結構是3個電路中,性能最優秀的電路。

並列摘要


This search is to realize third-order elliptic filter structures with admittance matrix analytical synthesis. The procedures go to: Firstly, to change the transfer function into three current equations; Secondly, to use the characteristics of OTRA (Operation Trans-Resistance Amplifier), resistors and capacitors for realizing three sub-circuits. Lastly, to synthesize sub-circuits for accomplishing third-order elliptic filter structures. In the process of circuit design, sub-circuits could synthesize to 27 circuits via the characteristics of OTRA. Each single circuit structure is made of 3 OTRA, 3 capacitors and 7 resistors. In the TSMC 0.35μm process by H-spice, only 3 of 27 circuits could work. According to the different arrangements of capacitors and resistors, the circuits are named in: 1. "3Cs in FB"- 3 capacitors in the feedback loop of OTRAs. 2. "3Rs in FB"- 3 resistors in the feedback loop of OTRAs. 3. "1C2Rs in FB"-1 capacitor and 2 resistors in the feedback loop of OTRAs. Then to compare the results, we find: when operating at 1MHz, “3Cs in FB” structure performs accurate fp. (Deviation at 0.23%) The results are caused by parasitical effect.

並列關鍵字

3th-order elliptic filter filter OTRA

參考文獻


employing the dominant poles of the OTRAs,” Journal of Advanced
[35] R. Pandey, N. Pandey, S.K. Paul, M. Singh, and M. Jain, “Voltage mode
[36] R. Pandey, N. Pandey, S.K. Paul, M. Singh, and M. Jain, “Voltage mode
[8] H. Mostafa, and A. Soliman “A modified CMOS realization of the
[33] A. Singh, K. Trivedi, M. Agrawal, and V. Srivastava, “Improved OTRA

延伸閱讀