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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中跨导放大器设计与gm-C滤波器优化.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中跨导放大器设计与gm-C滤波器优化
——从OTA到gm-C滤波器的模拟信号处理方案
引言
跨导放大器（OTA）是存算一体芯片中模拟信号处理的核心电路，广泛应用于ADC、DAC、滤波器和缓冲器中。在存算一体芯片中，OTA用于实现信号放大、滤波和缓冲功能，其性能直接影响模拟信号的精度和带宽。gm-C滤波器利用OTA的跨导和电容实现滤波功能，具有可调谐、面积小和功耗低等优势。本文系统分析面向存算一体芯片的模拟计算阵列中跨导放大器设计与gm-C滤波器优化方案。
跨导放大器的基本原理
OTA的工作原理
OTA将输入电压转换为输出电流：
1. 工作原理：OTA的输入级为差分对，将输入差分电压转换为差分电流，输出级通过电流镜将差分电流转换为单端电流。
2. 跨导：OTA的跨导（gm）由偏置电流和输入晶体管的尺寸决定，gm = √(2×I_bias×μ×Cox×W/L)。
3. 输出阻抗：OTA的输出阻抗由输出级的阻抗决定，高输出阻抗提高OTA的增益。
OTA的性能指标
OTA的关键性能指标：
1. 跨导：OTA的跨导决定增益和带宽，跨导越大，增益越高，带宽越宽。
2. 增益：OTA的增益由跨导和输出阻抗的乘积决定，典型增益为40dB至80dB。
3. 带宽：OTA的带宽由跨导和负载电容决定，单位增益带宽约10MHz至100MHz。
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