14483

14483

طراحي تقويت‌كننده هدايت انتقالي و كاربرد آن در فيلتر فعال Gm-C تنظيم‌پذير چند استاندارده

دكتري

الكترونيك

اسفندماه 1393

اسفندماه 1393

دكتر سيد جواد ازهري

برق

چكيده هدف از اين رساله دكتري طراحي و شبيه‌سازي تقويت‌كننده هدايت انتقالي (OTA) و كاربرد آن در پياده‌سازي فيلتر فعال Gm-C تنظيم‌پذير چند استاندارده مي‌باشد. با توجه به كاربرد انتخاب شده مهمترين پارامترهاي طراحي خطينگي، تنظيم‌پذيري، پهناي‌باند، نويز و توان مصرفي مي‌باشند. در طرح‌هاي نخست تا سوم به ترتيب از روش‌ اتصال ضربدري زوج تفاضلي‌ها، روش بهبود يافته‌ي كاهندگي مقاومتي در سورس و روش به‌كارگيري ترانزيستورهاي اهمي براي بهبود خطينگي بهره برده شده است. به اين ترتيب با اعمال ولتاژ وروديVp-p 6/0 درMHz 10، IM3 كمتر ازdB 61- براي طرح نخست بدست آمده است. در طرح دوم با اعمال ولتاژ وروديVp-p 8/0 در MHz 10، dB 8/8 بهبود در HD3 حاصل شده است. طرح سوم داراي IM3 كمتر ازdB 58- در كل محدوده تنظيم هدايت انتقالي با اعمال ولتاژ وروديVp-p 6/0 درMHz 20 است. در طرح نهايي با رفع اشكالات طرح‌هاي قبلي يك OTA خطي تنظيم‌پذير كم ولتاژ (تغذيه 2/1 ولت) معرفي و شبيه‌سازي شده است. در اين طرح دو ايده خطي‌سازي از طريق حذف هدايت انتقالي مرتبه سوم و جداسازي بخش تنظيم هدايت انتقالي از بخش‌هاي خطي شده OTA‌ به‌كار گرفته شده است. در طرح نهايي تحت شرايط ولتاژ تغذيه كوچك، مشخصات خطينگي بالا (IM3 كمتر ازdB 59- در كل محدوده تنظيم هدايت انتقالي با اعمال ورودي Vp-p 6/0 درMHz 20)، تنظيم‌پذيري وسيع (7/8 تاµA/V 4/124)، نويز كم (nV/Hz 39 درMHz 1) و سطح مصرفي كوچك (mm23-e4/3) حاصل شده است. با استفاده از اين OTA يك فيلتر Gm-C طراحي شده است كه محدوده تنظيم فركانس قطع آنMHz 7/1 تاMHz 5/21 و مصرف توان آنmW 2/5 مي‌باشد. از شبيه‌سازي IM3 فيلتر، مقدار توان ورودي در نقطه تقاطع مرتبه سوم (IIP3) به ترتيب براي كاربردهاي بيسيم WCDMA، IEEE802.11a/g و IEEE802.11n برابر باdBm 4/24،dBm 4/22 وdBm 15/19 بدست مي‌آيد. شبيه‌سازي طرح نهايي در نرم‌افزار كيدنس و با تكنولوژي 18/0 ميكرومتر شركت TSMC انجام شده است. شبيه‌سازي‌هاي مونت كارلو، موارد گوشه‌اي و پس از جانمايي روي مشخصات كليدي OTA و فيلتر انجام شده‌ است. مقدار ميانگين 50 بار شبيه‌سازي مونت كارلو روي جانمايي براي IM3 تقويت‌كنندهdB 8/53- و ميانگين 20 بار تكرار شبيه‌سازي براي IIP3 فيلتر در استاندارد IEEE802.11a/g (فركانس قطعMHz 10) برابر باdBm 8/17مي‌باشد. واژه‌هاي كليدي: تقويت‌كننده هدايت انتقالي، خطينگي، تنظيم‌پذيري، فيلتر فعال Gm-C چند استاندارده.