全差分跨导可调放大器与Gm-C低通滤波器的制作方法

本技术涉及滤波器领域，尤其涉及一种全差分跨导可调放大器与gm-c低通滤波器。

背景技术：

1、在对于gm-c滤波器的设计中，跨导放大器(ota)作为gm-c滤波器中唯一的有源模块，它的性能好坏直接影响滤波器的性能；在gm-c滤波器中应用的ota主要关注他的线性度和调谐能力。ota的线性度决定了滤波器的动态范围，同时跨导值在调节过程中线性度往往也会变差。

2、现有技术中，首先，针对电压-电流转换采用的方案为：放大器的虚拟接地，然后电阻电流直接传输到积分电容器；由于上述电流是一个负反馈结果，受闭环工作运放的带宽限制，工作频率较低，功耗较高。

3、其次，现有技术中，针对跨导放大器线性度的改善主要基于四种基本结构：1、采用基于负反馈的源退化电阻的技术，2、采用输入晶体管交叉锅合技术，3、采用工作在线性区的差分对技术，4、采用浮栅晶体管技术；以上方案的的跨导值均由晶体管的尺寸决定，受沟道调制效应的影响，在实现精确的比例跨导值时存在严重缺陷。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种全差分跨导可调放大器与gm-c低通滤波器，以解决跨导放大器功耗高以及跨导值受限的问题。

2、根据本实用新型的第一方面，提供了一种全差分跨导可调放大器，包括：第一电流输送器、第二电流输送器、电压调节单元以及无源电阻单元；

3、其中，所述第一电流输送器包括第一输入电压端，用于输入第一输入电压信号；所述第一电流输送器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电流输送器的第一输入电流端连接所述电压调节单元的第一端，所述第一电流输送器包括第一输出电流端，用于输出第一输出电流信号；所述第二电流输送器包括第二输入电压端，用于输入第二输入电压信号，所述第二电流输送器的第二输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电流输送器的第二输入电流端连接所述电压调节单元的第二端，所述第二电流输送器包括第二输出电流端，用于输出第二输出电流信号，所述电压调节单元的控制端连接一参考电压输入端，用于输入参考电压信号，以调节所述电压调节单元的导通阻抗；

4、所述第一电流输送器以及所述第二电流输送器用于：分别将所述第一输入电压信号以及所述第二输入电压信号传输至所述无源电阻单元的两端，以利用所述无源电阻单元产生第一电流；利用所述第一电流分别生成第一输入电流信号以及第二输入电流信号，并根据所述第一输入电流信号以及所述第二输入电流信号输出所述第一输出电流信号以及所述第二输出电流信号；

5、所述电压调节单元用于：通过调整所述导通阻抗，以调整所述第一输入电流端以及所述第二输入电流端之间的电压偏差，从而调整所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差。

6、可选的，所述第一电流输送器包括：第一电压跟随器以及第一电流跟随器；其中，所述第一电压跟随器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电压跟随器的第二输出电压端连接所述第一电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第一端；

7、所述第一电压跟随器用于：使得所述第一输入电压信号与所述第一电压跟随器的第一输出电压端的输出电压相同；

8、所述第一电流跟随器用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。

9、可选的，所述第二电流输送器包括：第二电压跟随器以及第二电流跟随器；其中，所述第二电压跟随器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电压跟随器的第二输出电压端连接所述第二电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第二端；

10、所述第二电压跟随器用于：使得所述第二输入电压信号与所述第二电压跟随器的第一输出电压端的输出电压相同；

11、所述第二电流跟随器用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。

12、可选的，所述第一电压跟随器包括：第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管以及第四nmos管；

13、其中，所述第一pmos管的栅极连接所述第一输入电压端，所述第一pmos管的漏极连接所述第一nmos管的漏极以及所述第四nmos管的栅极，所述第一nmos管的栅极连接所述第一电流跟随器的第一端，所述第一nmos管的源极连接所述第二nmos管的漏极，所述第二nmos管的栅极连接所述第三nmos管的栅极，所述第二nmos管的源极连接所述第三nmos管的源极以及接地，所述第三nmos管的漏极连接所述第四nmos管的源极，所述第四nmos管的漏极连接所述第一pmos管的漏极以及所述第二pmos管的漏极，所述第二pmos管的栅极连接第五偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第一端相连，所述第二pmos管的源极连接所述第三pmos管的漏极，所述第三pmos管的栅极连接第四偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第二端相连，所述第三pmos管的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第二电压跟随器的第三端。

14、可选的，所述第一电流跟随器包括：第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管、第七pmos管、第五nmos管、第六nmos管以及第七nmos管；

15、其中，所述第四pmos管的源极连接所述第六pmos管的源极，所述第四pmos管的栅极连接所述第六pmos管的栅极以及所述第五pmos管的漏极，所述第四pmos管的漏极连接所述第五pmos管的源极，所述第五pmos管的栅极连接第一偏置电压端以及所述的第七pmos管的栅极，所述第五pmos管的漏极连接所述第六nmos管的漏极，所述第六pmos管的漏极连接所述第七pmos管的源极，所述第七pmos管的漏极连接所述第一输出电流端以及所述第五nmos管的漏极，所述第五nmos管的栅极连接第二偏置电压端以及所述第六nmos管的栅极，所述第五nmos管的源极连接所述第七nmos管的漏极，所述第七nmos管的栅极连接所述第二nmos管的栅极以及第三偏置电压端，所述第七nmos管的源极连接所述第二nmos管的源极以及接地，所述第六nmos管的源极连接所述第一nmos管的源极。

16、可选的，所述第二电压跟随器包括：第八pmos管、第九pmos管、第十pmos管、第八nmos管、第九nmos管、第十nmos管以及第十一nmos管；

17、其中，所述第八pmos管的栅极连接所述第二输入电压端，所述第六pmos管的漏极连接所述第八nmos管的漏极以及所述第十nmos管的栅极，所述第七nmos管的栅极连接所述第二电流跟随器的第一端，所述第八nmos管的源极连接所述第九nmos管的漏极，所述第九nmos管的栅极连接所述第十nmos管的栅极，所述第九nmos管的源极连接所述第十nmos管的源极以及接地，所述第十nmos管的漏极连接所述第十一nmos管的源极，所述第十一nmos管的漏极连接所述第八pmos管的源极以及所述第九pmos管的漏极，所述第九pmos管的栅极连接所述第一电压跟随器的第一端，所述第九pmos管的源极连接所述第十pmos管的漏极，所述第十pmos管的栅极连接所述第一电压跟随器的第二端，所述第十pmos管的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第三pmos管的源极。

18、可选的，所述第二电流跟随器包括：第十一pmos管、第十二pmos管、第十三pmos管、第十四pmos管、第十二nmos管、第十三nmos管以及第十四nmos管；

19、其中，所述第十一pmos管的源极连接所述第十三pmos管的源极，所述第十一pmos管的栅极连接所述第十三pmos管的栅极以及所述第十二pmos管的漏极，所述第十一pmos管的漏极连接所述第十二pmos管的源极，所述第十二pmos管的栅极连接所述第一偏置电压端以及所述的第十四pmos管的栅极，所述第十二pmos管的漏极连接所述第十三nmos管的漏极，所述第十三pmos管的漏极连接所述第十四pmos管的源极，所述第十四pmos管的漏极连接所述第二输出电流端以及所述第十二nmos管的漏极，所述第十二nmos管的栅极连接所述第二偏置电压端以及所述第十三nmos管的栅极，所述第十二nmos管的源极连接所述第十四nmos管的漏极，所述第十四nmos管的栅极连接所述第二nmos管的栅极以及所述第三偏置电压端，所述第十四nmos管的源极连接所述第九nmos管的源极以及接地，所述第十三nmos管的源极连接所述第八nmos管的源极。

20、可选的，所述电压调节单元包括：第十五nmos管；其中，所述第十五nmos管的漏极连接所述第十一nmos管的源极，所述第十nmos管的漏极以及所述第十三nmos管的源极，所述第十五nmos管的源极连接所述第四nmos管的源极，所述第三nmos管的漏极以及所述第六nmos管的源极，所述第十三nmos管的栅极连接所述参考电压输入端，以调节所述第十三nmos管的导通阻抗；

21、所述第十五nmos管被配置为：通过调节所述第十五nmos管导通阻抗，进而调整所述第十五nmos管的源极以及漏极的电压偏差。

22、可选的，所述第十五nmos管还被配置为：当所述第十五nmos管的源极以及漏极的电压偏差减小时，所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差也减小以及所述第一输出电流端以及所述第二输出电流端的摆幅一致。

23、可选的，所述无源电阻单元包括：第一无源电阻、第二无源电阻；

24、其中，所述第一无源电阻的第一端连接所述第一电压跟随器，所述第一无源电阻的第二端连接所述第二无源电阻的第一端，所述第二无源电阻的第二端连接所述第二电压跟随器。

25、可选的，所述电压调节单元包括nmos管或pmos管。

26、根据本实用新型的第二方面，提供了一种gm-c低通滤波器，包括第一方面及其可选的所述的全差分跨导可调放大器。

27、本实用新型提供的全差分跨导可调放大器，通过对电压调节单元上导通阻抗的调节，使得所述电流输送器的输入电流端之间的偏差减小，以实现所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差减小，提升低通滤波器的线性度。

28、此外，所述电压调节单元两端的电压偏差减小，进而实现了所述第一输出电流端以及所述第二输出电流端的摆幅一致，避免输出波形的失真，一输出理想的波形。

29、且在优选的实施方式中，通过所述电压跟随器与电流跟随器将输入电压转换成输出电流，不受闭环工作运放的带宽限制，功耗较低。