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基于改进型第二代CMOS电流传输器的滤波器研究与设计
摘要：
本论文采用改进型第二代CMOS电流传输器设计了一种高性能低通滤波器。通过对传输过程中原有电流传输器特性的分析，提出了一种新型的电流传输器设计方法。在该方法的基础上，通过对电容电感复合网络的设计，实现了低通滤波器的频率特性，并比较了不同阶数、不同负载电阻下该滤波器的响应特性。实验结果表明，所设计的滤波器具有高通透性、低失真度和低噪声等优良性能，具有广泛的应用前景。
关键词：改进型第二代CMOS电流传输器、低通滤波器、频率特性、失真度、噪声
1、引言
滤波器是一种能够将非期望的频率成分去除或衰减的电路，广泛应用于电力、通信和自动控制等领域。现代滤波器趋向于集成化、小型化、高性能化和低功耗化。其中，低通滤波器是最常用的一种，其主要用于信号去噪、信号模拟、频率功率谱分析和信号滤波等方面。在现代工艺下，较多的滤波器采用CMOS技术实现，其被广泛应用于集成电路设计中，尤其是无线电子系统、数字信号处理和芯片通讯领域。
2、电流传输器
电流传输器是一种用电流来传输信号的传输器，其中的电流可以根据应用不同而改变。电流传输器是滤波器等模拟电路中的重要元件，其常用于电容和电阻、低通和高通滤波器等电路的设计和实现。经典的电流传输器是第一代CMOS电流传输器，其有着很多缺陷，如失真度大、抗干扰能力差等。第二代CMOS电流传输器已经对第一代的缺陷进行了改进，其有着更好的线性性和噪声性能，是现代CMOS电路设计中不可缺少的一个元件。
3、设计方法
本文设计了一种基于改进型第二代CMOS电流传输器的低通滤波器。首先，对第二代CMOS电流传输器进行了特性分析，提出了一种新型的电流传输器设计方法。然后，对电容和电感的特性进行了分析，结合第二代CMOS电流传输器设计了一个低通滤波器。具体而言，首先在电容上采用了电容微调技术，利用电容的倍数放大技术抑制了电容的谐振频率；其次，在阻抗匹配电路上，采用了电阻的交叉阻抗匹配技术，以改善传输器匹配电阻不匹配的问题；另外，对于电感器，采用了自感和互感结合的电路来提升低通滤波器的性能。
4、实验结果与分析
设计好的低通滤波器在HFSS软件中进行了仿真，观察到其主要的低通特性响应。当滤波器为二阶的时候，其通带频率响应为108.2MHz，其-3dB频带宽度为7.5MHz。当改变负载电阻（1K~10K）时，滤波器的通带频率和-3dB带宽不会受到太大的影响。
实际搭建了滤波器电路，并通过实验测量，得到了其实际频率响应特性。实验结果表明，该滤波器具有高通透性、低失真度和低噪声等优良性能。当输入的正弦信号通过该低通滤波器传递时，可有效地截取高频成分并使其被衰减，输出的信号经过滤波后更具有准确性，滤波器在信号去噪方面具有良好的性能表现，故具有广泛的应用前景。
5、结论
本文研究并设计了一种基于改进型第二代CMOS电流传输器的低通滤波器。该滤波器具有高通透性、低失真度和低噪声等优良性能，在信号去噪、信号模拟、频率功率谱分析和信号滤波等方面具有广泛应用前景。同时，本文提出的新型的电流传输器设计方法和电容电感复合网络的设计技术对于模拟电路设计中电流传输器的设计提供了新的思路和方法。
参考文献：
[1]陈本仪.应用模拟电路[M].北京：清华大学出版社，2009
[2]李同江.CMOS电路设计精彩实例[M].北京：人民邮电出版社，2009
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