طراحی و شبیه سازی یک فیلتر پایین گذر مرتبه چهار Gm-C بر پایه معکوس کننده های CMOS با مدار تنظیم خودکار فرکانس در فناوری CMOS nm ۹۰

یکی از زمینه های تحقیقاتی در پدافند نوین، سامانه های رادیویی بی سیم با توان مصرفی کم است که به طور خاص منجر به تقاضا برای فیلترهای با عملکرد بالاتر می شود. فیلترهای Gm-C به دلیل عملکرد فرکانس بالا و قابلیت مجتمع شدن در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله یک فیلتر پایین­گذر مرتبه چهار Gm-C با مدار تنظیم فرکانس خودکار روی تراشه ارائه شده است. هسته این فیلتر یک تقویت­کننده ترارسانایی عملیاتی (OTA) فرکانس بالای ولتاژ پایین بر پایه معکوس­کننده­های CMOS است. برای افزایش خطینگی OTA، مدار پس خور مد مشترک (CMFB) جدیدی ارائه شده که با مدار پیش خور مد مشترک (CMFF) ترکیب شده است. همچنین در این مقاله مدار تنظیم فرکانس خودکار جدیدی ارائه شده تا از طریق تنظیم ولتاژ بالک ترانزیستورها اثرات عدم تطبیق در المان­ها و تغییرات دمایی بر OTA و درنتیجه فرکانس قطع فیلتر را جبران کند، درحالی که این مدار بخش کمی از توان مصرفی فیلتر را به خود اختصاص می دهد. مدارها با استفاده از فناوری CMOS nm ۹۰ TSMC و با منبع تغذیه V ۱ در نرم­افزار Cadence طراحی و شبیه­سازی شده است. نتایج شبیه­سازی پس از جانمایی نشان می دهد بهره تفاضلی DC، بهره مد مشترک، فرکانس قطع dB ۳  و فرکانس بهره واحد OTA به ترتیب برابر با dB ۷/۳۴، dB ۲۶ ، MHz ۲۳۷ و GHz ۸/۱۳ است. فرکانس قطع فیلتر GH ۱ است و با اعمال ولتاژهای ورودی VP-P ۲/۰ دو تن، مقدار مدولاسیون داخلی مرتبه سوم (IM۳) فیلتر در فرکانس قطع فیلتر برابر با dB ۳۸  می­باشد. توان مصرفی و مساحت اشغالی فیلتر به ترتیب mW ۸/۴ و mm۲ ۰۳۸/۰×۰۴۳/۰ می باشد. همچنین شبیه سازی مونت کارلو مقاومت خوب فیلتر پیشنهادی را در برابر خطاهای فرآیند ساخت نشان می دهد.

Keywords:

فیلترهای Gm-C , تقویت کننده ترارسانایی عملیاتی , مدار تنظیم خودکار , معکوس کننده های CMOS