基于超宽带低功耗OTA和CCCII的频率捷变连续时间滤波器研究

Based on the results obtained in our current mode filter circuit long-term studies,the project researches the analog integrated standard circuits design theory of operational transconductance amplifier(OTA) and second generation current controlled conveyor(CCCII) which will have ultra low voltage,ultra wideband and low power consumption in 35-nm CNTFET process. Combined with the current advanced electronic circuit design and simulation software ( cadence series IC design software ), the design theory and technology of fully integrated current-mode frequency-agile continuous time filters are obtained by applying circuit network analysis and synthesis theory.The filters have the continuously tunable center frequency between 230MHz to 6GHz,frequency hopping speed in less than 100ns,the programmable bandwidth and gain and high reliability by useing the OTAs and CCCIIs and 35-nm CNTFET process with 0.9V supply power.The completion of this project will further enhance the performance of fully integrated continuous time filter,so that the design of analog integrated filter can get a breakthrough in nanometer process conditions.

本项目拟在我们对电流模式集成滤波器设计长期研究所取得的成果的基础上，研究基于32纳米碳纳米管场效应管（CNTFET）工艺的跨导放大器（OTA）和第二代电流控制的电流传输器（CCCII）电路设计理论和电路模型，获得超低电压、超宽带、低功耗和高开关速度的电流模式通用模拟集成标准部件---OTA和CCCII电路；结合当前先进的电子电路设计和仿真软件（cadence IC设计软件），运用电路网络分析和综合理论，得到在0.9V电源下基于OTA和CCCII联合设计的中心频率从230MHz到6GHz范围连续可调谐的、跳频速度在100ns以下的、带宽和增益能可编程的、低功耗、高可靠性的全集成电流模式频率捷变连续时间滤波器设计理论和设计方法。预计本项目的完成将会进一步提升全集成连续时间滤波器的性能，以使模拟集成滤波器在纳米工艺条件下的设计能获得突破性的进展。

本项目通过研究碳纳米管场效应管（CNTFET）工艺，结合运用电路系统理论、信号处理理论和滤波器设计等理论与技术，对全集成电流模式频率捷变连续时间滤波器的理论和设计方法进行了研究。首先以纳米电子学的基本理论为基础，研究了32纳米碳纳米场效应管的器件性能和电路模型，建立了类MOSFET结构的MOS-CNFET和肖特基势垒结构的SB-CNFET的理论分析模型和电路模型。然后以碳纳米场效应管为基础，研究设计了低电压、低功耗、宽频带和线性连续可调的模拟集成标准部件---跨导放大器OTA和电压控制的可线性调谐第二代电流传输器(VLTCCII)；再结合当前先进的电子电路设计和仿真软件（cadence IC设计软件），运用电路网络分析和综合理论，获得了基于OTA和CCCII的中心频率从230MHz到6GHz范围连续可调谐的、跳频速度在100ns以下的、带宽和增益能可编程的、低功耗、高可靠性的多种全集成电流模式频率捷变连续时间滤波器设计理论和设计方法。综合上述结果，本研究为探讨全集成电流模式频率捷变连续时间滤波器设计的理论和方法奠定了坚实的工作基础。同时为设计低功耗、全集成、无声表面滤波器的多模多频接收机射频前端架构提供了重要的启示性线索。项目资助发表了研究论文17篇，其中SCI论文2篇，EI论文1篇，正在审稿的论文2篇，申请了发明专利10项，授权发明3项。培养硕士研究生10名。