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本文的研究内容是用于机械硬盘读取通道的宽带可编程增益放大器和宽带大范围可调连续时间低通滤波器。通过对机械硬盘工作原理和读取通道模型进行分析可以看出,机械硬盘读取通道模拟前端中需要同时具有高带宽、低增益误差和小增益步长的可编程增益放大器,以及同时具有大可调范围和高带宽的连续时间低通滤波器。传统的宽带可变/可编程增益放大器无法满足读取通道对增益误差的需求,而高增益精度的衰减/增益可变技术则无法达到高带宽或者小步长。本文提出了两种基于两级增益控制的可编程增益放大器以同时提供低增益误差和小增益步长。第一种可编程增益放大器基于双重反馈网络,通过加入补偿网络改善了电路的高频性能。第二种可编程增益放大器通过Cherry-Hooper放大器、电感负载和负密勒补偿电容技术提高可编程增益放大器的带宽。两种可编程增益放大器都采用SMIC 0.13μm CMOS工艺进行流片,测试结果表明两种可编程增益放大器都具有0.1dB的增益步长。它们的带宽分别达到600MHz和3.8GHz,增益误差分别为-0.03dB-0.08dB和-0.05dB-0.04dB。两种可编程增益放大器都同时满足了读取通道对增益误差和增益步长的需求,而第二种可编程增益放大器还满足了带宽需求。传统的大范围可调低通滤波器带宽有限,而宽带低通滤波器频率调节范围则较小。另外许多大范围可调低通滤波器都需要品质因素调节环路使频率响应特性曲线形状在不同带宽下保持一致。本文提出了一种电容完全由寄生电容组成的大范围可调宽带低通滤波器。滤波器中运算跨导放大器通过跨导阵列进行调节,通过电路设计使跨导阵列单元的跨导以及寄生电容都和输入晶体管栅宽成正比。因此可以通过设计不同运算跨导放大器输入晶体管栅宽之间的比值来获得恒定的品质因素,从而使滤波器在不需要品质因素调节环路的前提下,获得在不同带宽保持恒定的频率响应曲线形状。该滤波器采用SMIC 0.13μm CMOS工艺进行设计,版图后仿真结果表明其频率响应曲线形状在带宽从142MHz到1.86GHz变化时保持不变,并且对工艺和温度变化不敏感。该滤波器满足了读取通道对最大带宽和带宽调节范围的需求。