طراحی و شبیه‌سازی یک فیلتر پایین‌گذر مرتبه چهار Gm-C بر پایه معکوس‌کننده‌های CMOS با مدار تنظیم خودکار فرکانس در فناوری(CMOS nm 90)

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات

2 استادیار، دانشکده مهندسی برق دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک

3 دانشجوی دکتری مهندسی برق الکترونیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک

doi
چکیده

یکی از زمینه‌های تحقیقاتی در پدافند نوین، سامانه‌های رادیویی بی‌سیم با توان مصرفی کم است که به طور خاص منجر به تقاضا برای فیلترهای با عملکرد بالاتر می‌شود. فیلترهای Gm-C به دلیل عملکرد فرکانس بالا و قابلیت مجتمع شدن در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. 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 پس‌خور مد مشترک (CMFB) جدیدی ارائه شده که با مدار پیش‌خور 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، درحالی‌که این مدار بخش کمی از توان مصرفی فیلتر را به ‌خود اختصاص می‌دهد. مدارها با استفاده از فناوری CMOS nm 90 TSMC و با منبع تغذیه V 1 در نرم­افزار Cadence طراحی و شبیه­سازی شده است. نتایج شبیه­سازی پس از جانمایی نشان می‌دهد بهره تفاضلی DC، بهره مد مشترک، فرکانس قطع dB 3  و فرکانس بهره واحد OTA به‌ترتیب برابر با dB 7/34، dB 26 ، MHz 237 و GHz 8/13 است. فرکانس قطع فیلتر GH 1 است و با اعمال ولتاژهای ورودی VP-p 2/0 دو تن، مقدار مدولاسیون داخلی مرتبه سوم (IM3) فیلتر در فرکانس قطع فیلتر برابر با dB 38  می­باشد. توان مصرفی و مساحت اشغالی فیلتر به‌ترتیب mW 8/4 و mm2 038/0×043/0 می‌باشد. همچنین شبیه‌سازی مونت‌کارلو مقاومت خوب فیلتر پیشنهادی را در برابر خطاهای فرآیند ساخت نشان می‌دهد.