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对数域压扩技术利用BJT晶体管等有源器件的指数Ⅰ-Ⅴ特性,对信号作对数压缩处理,大大降低了电路内部节点电压的摆幅,能在低电源电压下保持大信号动态范围和高工作频率,该技术的主要应用是设计具有低电压、宽调谐范围、高工作频率和宽动态范围特性的连续时间全集成滤波器——对数域滤波器(或电路)。 本文首先介绍了对数域压扩技术利用的有源器件的特性,对数域压扩滤波的基本原理及静态和动态跨导线性原理;基于基本对数域积分器的电路拓扑结构,给出了单输入反相对数域积分器、单输入同相对数域积分器,差分双输入对数域积分器及甲乙类对数域积分器等不同结构的对数域积分器的电路实现,考察了对数域积分器和线性Gm-C积分器的功耗特性,通过对比指出对数域滤波器(电路)在低电源电压下更具低功耗优势;并以对数域积分器电路为例,讨论了晶体管非理想因素对对数域滤波电路性能的影响并提出了有效的补偿措施。 接着,本文依次阐述了几种可行的对数域滤波电路综合设计方法,其一是基于LC梯形网络运算模拟的对数域滤波器设计方法,采用该方法设计实现了三阶切比雪夫低通对数域滤波器、五阶切比雪夫低通对数域滤波器和二阶带通对数域滤波器,并通过仿真分析验证了设计的可行性;其二是基于柏努利单元电路的晶体管级对数域滤波器设计方法,给出了采用该方法设计得到的有损对数域积分器和二阶低通对数域滤波器的电路实现,并通过仿真分析考察了其幅频特性;其三是基于状态空间方程的对数域滤波器(电路)设计方法,并基于该方法利用全NPN指数跨导单元电路改进了一二阶对数域振荡器的设计,而后基于该方法设计了三阶通用对数域滤波器。 最后本文考察了对数域滤波器(电路)在音频滤波、硬盘驱动器读取通道、小波变换VLSI硬件实现等方面的应用,并阐述了与对数域压扩滤波类似的基于强反型MOSFET实现的平方根域压扩滤波的基本原理及设计方法,给出了基本的平方根压扩积分器的设计实现并介绍了平方根压扩滤波电路的研究及应用现状,以期完善压扩滤波的概念。