27973

طراحي و شبيه‌سازي يك سلف فعال ژيراتور-خازن تفاضلي تنظيم‌پذير با ضريب كيفيت زياد و كاربرد آن در فيلتر ميان‌گذر

كارشناسي ارشد

مهندسي برق گرايش الكترونيك

1398

1401/8/28

دكتر سيد اديب ابريشمي فر

مهندسي برق

سلف‌ها از اجزاء اصلي در كاربردهاي فركانس راديويي به ‌شمار مي‌روند. با اين حال، سلف‌هاي پيچشي مجتمع روي سيليكان، داراي تعدادي محدوديت‌هاي عملكردي ذاتي مانند ضريب كيفيت كم، فركانس تشديد كم، اندوكتانس كم و غيرقابل تنظيم و مساحت سيليكان بزرگ هستند. سلف‌هاي فعال كه داراي گستره اندوكتانسي زياد، ضريب كيفيت زياد و مساحت تراشه كم هستند، مناسب‌ترين جايگزين براي سلف‌هاي پيچشي به شمار مي‌روند. پياده‌سازي يك سلف فعال مجتمع فركانس راديويي با عملكرد زياد براي طراحان همواره يك امر چالش‌برانگيز در طراحي فرستنده‌-گيرنده‌هاي سرجلويي بوده است. در اين پروژه، يك سلف فعال ژيراتور-خازن تنظيم‌پذير كاملا تفاضلي با ضريب كيفيت زياد با استفاده از روش‌هاي كسكد و مقاومت فيدبك در فناوري 65 نانومتري CMOS براي كاربردهاي فركانس راديويي ارائه شده است. سلف فعال پيشنهادي، داراي گستره اندوكتانسي 0.093-5.38 GHz، ضريب كيفيت قابل تنظيم و هم‌چنين بيشينه اندوكتانس 2.2 μH است. جريان كلي كشيده شده توسط سلف فعال پيشنهادي برابر 0.604 mA در منبع تغذيه 2/1 ولتي است. سلف فعال پيشنهادي مساحت 147.5 μm2 را اشغال خواهد كرد و هم‌چنين داراي نويز ارجاع شده به ورودي nV/√Hz 14.81 خواهد بود. به منظور تصديق عملكرد سلف فعال پيشنهادي، يك فيلتر ميان‌گذر طراحي و شبيه‌سازي شده است. فيلتر ميان‌گذر پيشنهادي كه قابل استفاده در كاربردهاي WLAN است، داراي فركانس مركزي 5.08 GHz با پهناي‌باند 3dB برابر 22.77 MHz، بهره مياني 62 dB، نقطه فشردگي 1-dB برابر -8.17 dBm ، توان مصرفي 1.224 mW و مساحت اشغالي 238.45 μm2 خواهد بود.

1401/11/23

Design and Simulation of a diffrentional tunable active inductor with high quality factor and its application in bandpass filter

11/19/2023 12:00:00 AM

Inductors are critical components in radio frequency applications. However, integrated spiral inductors on silicon(Si) have shown performance limitations such as low quality factor, low self-resonant frequency, low and fixed inductance and large silicon area. Active inductors(AIs), which can have a wide inductive range, high quality factor with a small chip size, could be suitable solutions. It has been challenging task for the designers to implement an integrated radio frequency AI with better performance for front-end transceiver design. In this project, a fully diffrentional tunable gyrator-C AI with high quality factor using cascode and feedback resistance method has been proposed in 65 nm CMOS technology for radio frequency applications. The proposed gyrator-C AI, attains an inductive bandwidth varying from 93 MHz to 5.38 GHz with tunable quality factor and maximum inductance of 2.2 μH. Total current drawn by the AI is 0.604 mA at 1.2 V power supply. The AI occupies an area of 147.5 μm2 and the input referred voltage noise of proposed AI is 14.81 nV/√Hz. in order to validate the performance of proposed AI, a second-order tunable bandpass filter suitable for WLAN applications with 5.08 GHz center frequency, 3-dB bandwidth of 22.77 MHz and mid-band gain of 62 dB has been designed and simulated. the proposed bandpass filter attains P1dB, PDC and area of -8.17 dBm, 1.224 mW and 238.45 μm2 respectively.

فرستنده-گيرنده , سلف فعال ژيراتور-خازن , فيلتر ميان‌گذر , مدارات مجتمع فركانس راديويي

transceiver , gyrator-C active inductor , bandpass filter , radio frequency integrated circuits

Zahra Gorjizad

Dr. Seyed Adib Abrishamifar