Diseño de un Filtro Integrado Sintonizable en … · Para los filtros paso banda con el IP3:-Para...

Autor: Javier Cáceres Ruiz Tutor: Francisco Javier Del Pino Suárez Cotutor: Sunil Lalchand Khemchandani

Diseño de un Filtro Integrado Sintonizable en Tecnología

CMOS 0.35μm

2

IntroducciónObjetivos

•

BLOQUE II: Teoría y diseño de filtros

Teoría general de los filtros Diseño de filtros pasivosFiltros Gm-C

•

BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

Filtros Integrados SintonizablesOTAsDiseño del Filtro Integrado Sintonizable

•

BLOQUE IV: Conclusión ConclusionesPresupuesto

• BLOQUE I: Introducción

Índice

3


•



•



•



Índice

4

VentajasCoste reducidoMovilidadInstalación rápida

Introducción

5

Filtro Integrado Sintonizable

Filtro Integrado Sintonizable

Introducción

6


•



•



•



Índice

7

Parámetros Especificaciones

Tipo de filtro Paso-Bajo

Ancho de banda variable 2~10MHz

(aprox.)

ObjetivosDiseño de un Filtro Integrado Sintonizable

en Tecnología CMOS

0.35μm. Estudiar la viabilidad de usar varactores

para el diseño de filtros sintonizables

8


•


Teoría general de los filtrosDiseño de filtros pasivosFiltros Gm-C

•



•



Índice

9

¿Qué

es un filtro?

c 0

1

0

paso rechazo

c 0

1

0

paso rechazo

Clasificación de los filtros

• Según la función que desempeñen

• Según la aproximación

• Según los componentes que lo forman

Teoría general de los filtros

10

Paso Bajo (LPF)

Paso Alto (HPF)

Rechazo banda (SBF)

Paso Banda (BPF)

Teoría general de los filtros• Según la función que desempeñen

11

Butterworth

Chebyshev

Bessel-Thomson

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.0

-30

-20

-10

-40

0

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.0

-30

-20

-10

-40

0

freq, GHz

Elíptico o de Cauer

Chebyshev

inverso 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.0

-40

-30

-20

-10

-50

0

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.0

-40

-30

-20

-10

-50

0

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0

1.2

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0

1.2

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.

-40

-30

-20

-10

-50

0

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.

-40

-30

-20

-10

-50

0

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.

-25

-20

-15

-10

-5

-30

0

freq, GHz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.

-25

-20

-15

-10

-5

-30

0

freq, GHz

Teoría general de los filtros• Según la aproximación

12

Pasivos (Ladder): Formado por componentes pasivos (R, L, C)

Activos: Uno o más componentes que lo forman son activos (OA, OTA)


•

Según los componentes que lo forman

13

Los filtros gm-C son el método más conveniente para el diseño de filtros de frecuencias intermedias (FI)


14

FILTRO ADC

• Efectos de segundo orden

•

Distorsión: Si los filtros no presentan linealidades, a la salida aparecerán componentes armónicas no deseadas que se convierten en señal:

-

Para los filtros paso banda con el IP3:

-

Para los filtros paso bajo se medirá mediante el parámetro THD:

FILTRO ADC


15

• Efectos de segundo orden

•

DC-Offset: Puede corromper las señales y saturar las etapas siguientes. Se puede compensar en caso necesario y afecta más a los filtros paso bajo.

•

Ruido: Es introducido por los circuitos semiconductores. Generalmente se aloja en la banda de paso de un filtro activo, aunque no suele ser significativo (pW)


16


•



•



•



Índice

17

Diseño de filtros pasivos• Es necesario conocer las especificaciones del filtro:

18

Diseño de filtros pasivos• Herramienta de diseño Software ADS:

19

DA_LCLowpassDT1_creo_butterworthDA_LCLowpassDT1

Rl=50 OhmRg=50 OhmResponseType=Maximally FlatN=4As=20 dBAp=3 dBFs=2 GHzFp=1 GHz

DT

Diseño de filtros pasivos• Aproximación por el método de Butterworth

20

S_ParamSP1

Step=10.0 MHzStop=3.0 GHzStart=0 GHz

S-PARAMETERSTermTerm1

Z=50 OhmNum=1

TermTerm2

Z=50 OhmNum=2DA_LCLowpassDT1_creo_butterworth

DA_LCLowpassDT1


DT

S_ParamSP1

Step=10.0 MHzStop=3.0 GHzStart=0 GHz

S-PARAMETERSTermTerm1

Z=50 OhmNum=1

TermTerm2

Z=50 OhmNum=2DA_LCLowpassDT1_creo_butterworth

DA_LCLowpassDT1


DT

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.80.0 3.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0

1.2

freq, GHz

ma

g(S

(2,1

))

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.80.0 3.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0

1.2

freq, GHz

ma

g(S

(2,1

))

Diseño de filtros pasivos

21

0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0 3.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0

1.2

freq, GHz

mag

(S(2

,1))

mag

(S(4

,3))

mag

(S(6

,5))

ma

g(S

(8,7

))m

ag

(S(1

0,9

))

Butterworth

Chebyshev

Bessel-Thomson

Chebyshev

inverso

Elíptico

22


•



•



•



Índice

23

+

--gm

CiCoro

vi

v2

v1 gmvi

io

viio

io=gmvi

+

--gm

CiCoro

vi

v2

v1 gmvi

io

viio

io=gmvi

+

- +gm

CiCoro

vi

v2

v1 gmvi

io

viio

io=gmviio

-+

- +gm

CiCoro

vi

v2

v1 gmvi

io

viio

io=gmviio

-

Filtros Gm-C•

Formados por amplificadores de transconductancia

(OTAs) y

condensadores•

OTA ideal: fuente de corriente controlada por tensión, BW, Zi

y Zo

infinitas• Circuito equivalente en pequeña señal

24

Bobina flotante

22 gmCL

gmCs

IVZ

22 gm

CLgm

CsIVZ

Filtros Gm-C• Realización de inductores mediante giradores

25

gm1 gm2

gm1gm2Asimétrica

Diferencial

2

1

1

2

gmCsgmCsa

VV

2

1

1

2

gmCsgmCsa

VV

Filtros Gm-C• Filtros de primer orden (biquads):

26

Asimétrica

Diferencial

200

2

2z

221

2

1

2

21

2

i

11

i

3

2i

4

1i

42

i

o

ω/Qωssωsβsα

CCgm

Cgmss

CCgm

VV

gmgm

VV

Cgma

VV

Cgmbs

VVbs

VVT(s)

200

2

2z

221

2

1

2

21

2

i

11

i

3

2i

4

1i

42

i

o

ω/Qωssωsβsα

CCgm

Cgmss

CCgm

VV

gmgm

VV

Cgma

VV

Cgmbs

VVbs

VVT(s)

+

--gm1

v1

v2

(1-a)·C1

+

--gm2

a·C1

+

--gm3

v4

(1-b)·C2

+

--gm4

b·C2

v3

vo+

--gm1

v1

v2

(1-a)·C1

+

--gm2

a·C1

+

--gm3

v4

(1-b)·C2

+

--gm4

b·C2

v3

vo

Filtros Gm-C• Filtros de segundo orden (biquads):

27

-

Conectar varias estructuras (biquads) de 1er

y 2º

orden en cascada:

-

Simulación de filtros pasivos en escalera (ladder):

C1

L1girador

C2

L2girador

C3C1

L1girador

C2

L2girador

C3

1er orden 2oorden 2oorden1er orden 2oorden 2oorden

Filtros Gm-C• Filtros de orden superior:

28

Filtros Gm-C

• ADS 1) Filter

Design

Guide

29

3) Sustituir las bobinas por giradores:

OTAs

Filtros Gm-C2) Crear el ladder:

30

salida_IdealI_input

V_ACSRC1

Freq=freqVac=polar(1,0) V

RR3R=12000 Ohm

CC11C=CL2n

RR4R=12000 Ohm

VCCSSRC13G=gm S

VCCSSRC12G=gm S

CC7C=C3n

CC8C=C2n

VCCSSRC11G=gm S

VCCSSRC10G=gm S

VCCSSRC6G=gm S

VCCSSRC7G=gm S

CC10C=C1n

VCCSSRC8G=gm S

VCCSSRC9G=gm S

CC9C=CL1n

4) Simular resultados:

m1freq=dB(salida_activo)=-6.021

1.000 Hz

m4freq=dB(salida_pasivo)=-6.021

100.0kHz

1E1 1E2 1E3 1E4 1E5 1E6 1E7 1E81 1E9

-200

-150

-100

-50

-250

0

freq, Hz

dB(s

alid

a_ac

tivo)

m1

dB(s

alid

a_pa

siv

o)

m4

m1freq=dB(salida_activo)=-6.021

1.000 Hz

m4freq=dB(salida_pasivo)=-6.021

100.0kHz

1E1 1E2 1E3 1E4 1E5 1E6 1E7 1E81 1E9

-200

-150

-100

-50

-250

0

freq, Hz

dB(s

alid

a_ac

tivo)

m1

dB(s

alid

a_pa

siv

o)

m4

Filtros Gm-C

31


•



•



•



Índice

32

Filtro básico+

-gm

VinVout

C

+

-gm

VinVout

C

•

Filtro sintonizable

con capacidad constante

•

Filtro sintonizable

con transconductancia

(gm) constante

A partir del filtro básico hay dos maneras de hacer sintonizable

la

frecuencia de corte (fc)

Filtros Integrados Sintonizables

33

+

- gm

VinVout

C

n+

- gm

VinVout

C

n

Filtro integrado sintonizable de gm

constante

Filtro integrado sintonizable de capacidad constante

+

-gm

VinVout

nC

+

-gm

VinVout

nC


34

Diseño de un filtro outCC1C=capacidad pFota_ideal

X1gm=transconductancia

out

in-

in+

V_ACSRC2


1E4 1E5 1E6 1E7 1E8 1E91E3 1E10

-30

-20

-10

-40

0

freq, Hz

dB(o

ut)

1E4 1E5 1E6 1E7 1E8 1E91E3 1E10

-30

-20

-10

-40

0

freq, Hz

dB(o

ut)

m1 m2

m1freq=dB(out)=-2.982capacidad=5.000000

31.62MHzm2freq=dB(out)=-2.982capacidad=0.500000

316.2MHz

1E4 1E5 1E6 1E7 1E8 1E91E3 1E10

-30

-20

-10

-40

0

freq, Hz

dB(o

ut)

m1 m2

m1freq=dB(out)=-2.992transconductancia=0.000100

15.85MHzm2freq=dB(out)=-2.992transconductancia=0.001000

158.5MHz

Respuesta filtro básico

Respuesta filtro sintonizable

de gm

cte

Respuesta filtro sintonizable

de capacidad cte


35

¿Qué

es un varactor?

Los varactores

son condensadores cuya capacidad se puede modificar mediante la aplicación de una tensión de polarización determinada (tensión de sintonía)

Tipos de varactores:Varactor

de unión PN (jvar)

Varactor

MOS (cvar)


36

El varactor

de unión PN (jvar) se comparta como un dispositivo de tres terminales

El modelo es válido para:

Rango de frecuencias: pocos kHz

-

6 GHz

Anchura total: 250 μm -

1000 μm

Layout: el layout se compone de franjas paralelas conectadas en cascada


37

Setup

de simulación del varactor

unión PN

(jvar)


0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00.0 3.5

200.0f

300.0f

400.0f

500.0f

100.0f

600.0f

Vbias

C_V

arac

tor

Varactor capacitance versus Bias Voltage

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00.0 3.5

2.000p

2.500p

3.000p

1.500p

3.500p

Vbias

C_V

arac

tor

Varactor capacitance versus Bias Voltage

38

El varactor

MOS (cvar) se comporta como un condensador de tres terminales

El modelo es válido para:

Rango de frecuencias: pocos kHz

-

6 GHz

Anchura total: 100 μm -

1000 μm

Layout: el layout esta formado por una matriz que contiene filas y columnas, la relación de las columnas y filas son de 1-5


39

Setup

de simulación del varactor

MOS (cvar)


-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8-1.0 1.0

1.000p

1.500p

2.000p

2.500p

500.0f

3.000p

Vbias

C_V

arac

tor

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8-1.0 1.0

150.0f

200.0f

250.0f

300.0f

350.0f

400.0f

450.0f

100.0f

500.0f

Vbias

C_

Va

ract

or

40

Filtro básico out

VARVAR1

transconductancia=1 mcapacidad=1.0

EqnVar

CC1C=capacidad pFota_ideal

X1gm=transconductancia

out

in-

in+

V_ACSRC2


Filtro básico con el varactor

cvar

Filtro básico con el varactor

jvar


41

Respuesta del filtro básico con el varactor

jvar1E5 1E6 1E7 1E81E4 3E8

-15

-10

-5

0

-20

5

freq, HzdB

(out

)

m1m2

m1freq=dB(out)=-3.487Vbias=-0.400000

3.981MHzm2freq=dB(out)=-3.667Vbias=1.000000

7.943MHz

1E5 1E6 1E7 1E81E4 3E8

-15

-10

-5

0

-20

5

freq, Hz

dB(o

ut)

m1m2



31.62MHz


42

Respuesta del filtro básico con el varactor

cvar1E5

1E6

1E7

1E8

1E9

1E4

2E9

-10

-8

-6

-4

-2

0

-12

2

freq, Hz

dB(o

ut)

m1m2



5.012MHz

1E5

1E6

1E7

1E8

1E9

1E4

2E9

-10

-8

-6

-4

-2

0

-12

2

freq, Hz

dB(o

ut)

m1 m2

m1freq=dB(out)=-3.082Vbias=1.000000

50.12MHzm2freq=dB(out)=-2.778Vbias=-0.800000

158.5MHz


43


•



•



•



Índice

44

Tipos de transconductores

estudiados

• transconductor

básico

• transconductor

variable

• transconductor

pseudodiferencial

OTAs

Ci Coro

vi gmvi

vi gmvi

CIRCUITO IDEAL

CIRCUITO REAL

45

i0-

vi+ vi-

VDD

gm cte

Vb

i0

vi+ vi-

VDD

gm variable

Vb

OTAs

46

i0+

vi+ vi-

gm variable

CMFBi0-

Vb

i0-

vi+ vi-

VDD

gm cte

CMFBi0+

Vb

OTAs

47

i0+

vi+ vi-

gm variable

CMFFi0-

Vb

i0-

vi+ vi-

VDD

gm cte

CMFFi0+

Vb

OTAs

48

i0

vi+ vi-

VDD

Vb

i0

vi+ vi-

VDD

CMFBi0

Vb

OTAs

i0

vi+ vi-

VDD

CMFFi0

Vb

Pseudodiferencial

49

1E1 1E2 1E3 1E4 1E5 1E6 1E7 1E8 1E91 1E10

-10

0

10

20

30

-20

40

freq, Hz

dB(s

alid

a)

m2freq=phase(salida)=-78.37 deg

199.5MHz

1E1 1E2 1E3 1E4 1E5 1E6 1E7 1E8 1E91 1E10

-100

-80

-60

-40

-20

-120

0

freq, Hzph

ase(

salid

a), d

eg

m2

m2freq=phase(salida)=-78.37 deg

199.5MHz

OTAs

50

Vi+

Vi-

Vo+

Vo-gm

CMD

NFB

Circuitoauxiliar

VCM

CMFB

Vb

OTA pseudodiferencial

con CMFF

OTA pseudodiferencial

con CMFB

Vi+

Vi-

gm

NFF

Vo+

Vo-

CMFF

CMD

Vb

OTAsv d d

V A RV A R 1

w n = 5le n = 2 .5w p = 1 0 .5le p = 1 .4

Eq nV a r

P o r tV 2 -N u m = 3

P o r tV 1 -N u m = 2

P o r tN F FN u m = 1

M O S F E T _ N M O SM O S F E T 1 0

W id th = w n u mL e n g th = le n u mM o d e l= m o d n

M O S F E T _ N M O SM O S F E T 8

W id th = w n u mL e n g th = le n u mM o d e l= m o d n

M O S F E T _ P M O SM O S F E T 9

W id th = w p u mL e n g th = le p u mM o d e l= m o d p

M O S F E T _ P M O SM O S F E T 7

W id th = w p u mL e n g th = le p u mM o d e l= m o d p

Circuito CMD

vdd

VARVAR1

wn=5len=2.5wp=10.5lep=1.4

EqnVar

PortVCMNum=3

PortNFBNum=2

PortNFFNum=1

MOSFET_NMOSMOSFET10

Width=wn umLength=len umModel=modn

MOSFET_NMOSMOSFET8

Width=wn umLength=len umModel=modn

MOSFET_PMOSMOSFET9

Width=wp umLength=lep umModel=modp

MOSFET_PMOSMOSFET7

Width=wp umLength=lep umModel=modp

Circuito auxiliar

51


•



•



•



Índice

52

Filtro pasivo

Filtro integrado

Diseño del Filtro Integrado Sintonizable

53

Respuesta del filtro pasivo y filtro integrado

m1freq=dB(salida)=-207.759

1.000 Hzm2freq=dB(salida_pasivo)=-12.551

11.70MHz

1E1 1E2 1E3 1E4 1E5 1E6 1E7 1E81 1E9

-200

-150

-100

-50

-250

0

freq, Hz

dB

(salid

a)

m1

dB(s

alid

a_pa

sivo

)

m2

m1freq=dB(salida)=-207.759

1.000 Hzm2freq=dB(salida_pasivo)=-12.551

11.70MHz

Esto es debido porque las tensiones en el modo común no están estabilizadas


54

0 V

0 V

0 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V 1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 Vvb

336 mV

336 mV336 mV

336 mV

336 mV

336 mV

336 mV

336 mV

336 mV336 mV

336 mV

336 mV

336 mV

336 mV

3.30 V

3.30 V3.30 V

3.30 V

3.30 V

3.30 V

3.30 V

3.30 V

3.30 V3.30 V

3.30 V

3.30 V

3.30 V

3.30 V

290 mV

290 mV290 mV

290 mV

290 mV

290 mV

290 mV

290 mV

290 mV290 mV

290 mV

290 mV

290 mV

290 mV

1.65 Vvb

1.65 Vvb

1.65 Vvb

1.65 Vvb

1.65 Vvb

1.65 Vvb

2.15 V

2.15 V

2.15 V2.15 V

2.15 V

2.15 V

2.15 V

2.15 V

2.15 V

2.15 V

2.15 V2.15 V

1.65 Vvb

1.65 Vvb

1.65 Vvb 1.65 V

vb

0 Vsalida

0 Vsalida_pasivo

0 V

0 V

0 V

0 V 0 V

0 A

0 A

1.28 uA

1.28 uA

0 ApseudodiferencialX16

Vi+

Vb

i+

i-Vi-

0 A

0 A

140 uA

140 uA


Vi+

Vb

i+

i-Vi-

0 A

0 A

-28.9 uA

-28.9 uA

0 A

pseudodiferencialX25

Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

-140 uA

-140 uA


Vi+

Vb

i+

i-Vi-

0 A

0 A

-1.01 nA

-1.01 nA

0 A


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

28.9 uA

28.9 uA


Vi+

Vb

i+

i-Vi-

0 A

0 A

54.5 uA

54.5 uA

0 A


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

1.01 nA

1.01 nA


Vi+

Vb

i+

i-Vi-

0 A

0 A

-54.5 uA

-54.5 uA


Vi+

Vb

i+

i-Vi-

0 A

0 A

-143 uA

-143 uA

0 A


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 ACL1C=CL1 F

0 ACC2C=C2 F

0 ACL2C=CL2 F

0 A

0 A0 A

0 A

VCVSSRC2G=1

0 A

RR2R=10 kOhm

0 A RR1R=10 kOhm

0 A

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

0 A

CC5C=C2n

0 A

CC6C=C1n

0 A

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n

140 uA

141 uA0 A

balunX1

1

2

3

0 AV_ACSRC1


0 ACC1C=C1 F


55

v b

v b

s a lida_pas iv o

s al ida

ps eudodi ferenc ialX0

V i+

V b

i+

i-V i-

CC2

C=C2 F

CL1C=CL1 F

CC1C=C1 F

c m dX44

NFF

V2-

V1-

c m dX45

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX46

NFF

V2-

V1-

c m d

X47

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX36

NFF

V2-

V1-

c m dX48

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX50

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX49

NFF

V2-

V1-

ps eudodi ferenc ia lX18

V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-

CL2C=CL2 F

R

R2R=10 k Ohm

VCVSSRC2G=1

RR1R=10 k Ohm

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n

CC5C=C2n

CC6C=C1n

V_ACSRC1

Freq=freqVac =polar(1 ,0) V balun

X1

1

2

3

Diseño del filtro integrado con CMFF


56

v b

v b

s a lida_pas iv o

s al ida


V i+

V b

i+

i-V i-

CC2

C=C2 F

CL1C=CL1 F

CC1C=C1 F

c m dX44

NFF

V2-

V1-

c m dX45

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX46

NFF

V2-

V1-

c m d

X47

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX36

NFF

V2-

V1-

c m dX48

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX50

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX49

NFF

V2-

V1-


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-

CL2C=CL2 F

R

R2R=10 k Ohm

VCVSSRC2G=1

RR1R=10 k Ohm

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n

CC5C=C2n

CC6C=C1n

V_ACSRC1


X1

1

2

3


57

Respuesta del filtro pasivo y filtro integrado con CMFF

0 V

0 V 0 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V 1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 Vv b

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 Vv b

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V 1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

0 Vs a lida_pas iv o

475 aVs al ida

0 V

0 V

0 V

0 V 0 V

0 A

0 A

6.17 nA

6.17 nA

0 Aps eudodi ferenc ialX0

V i+

V b

i+

i-V i-

0 ACC2

C=C2 F

0 ACL1C=CL1 F

0 ACC1C=C1 F

0 A

0 A

-5.04 aA

c m dX44

NFF

V2-

V1-

0 A

0 A

-14.3 aA

c m dX45

N F F

V 2 -

V 1 -

0 A

0 A

-14.3 aA

c m dX46

NFF

V2-

V1-

0 A

0 A

-34.2 aA

c m d

X47

N F F

V 2 -

V 1 -

0 A

0 A

-34.2 aA

c m dX36

NFF

V2-

V1-

0 A

0 A

49.1 aA

c m dX48

N F F

V 2 -

V 1 -

0 A

0 A

-78.0 aA

c m dX50

N F F

V 2 -

V 1 -

0 A

0 A

49.1 aA

c m dX49

NFF

V2-

V1-

0 A

0 A

-145 pA

-145 pA

0 Aps eudodi ferenc ia lX18

V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

2.90 nA

2.90 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

2.55 nA

2.55 nA

0 A


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

145 pA

145 pA

0 A


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

-2.55 nA

-2.55 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

-2.90 nA

-2.90 nA

0 A


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

6.70 nA

6.70 nA

0 A


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

-6.17 nA

-6.17 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

27.3 nA

27.3 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 ACL2C=CL2 F

0 A

R

R2R=10 k Ohm

0 A

0 A0 A

0 A

VCVSSRC2G=1

0 ARR1R=10 k Ohm

0 A

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

0 A

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n

0 A

CC5C=C2n

0 A

CC6C=C1n

0 A

V_ACSRC1

Freq=freqVac =polar(1 ,0) V

-34.0 nA

-34.0 nA0 A

balun

X1

1

2

3

Tensiones en modo común del filtro integrado con CMFF


1E1

1E2

1E3

1E4

1E5

1E6

1E7

1E8

1 2E8

-40

-30

-20

-10

0

-50

10

freq, HzdB

(sal

ida)

dB(s

alid

a_pa

sivo

)

58

Diseño del filtro integrado con CMFB

v c m v c m v c mv c m

v b v b

v c m v c m v c mv c m

s al ida_pas iv o

s al ida

aux i l ia rX51

VC

M

NF

B

NF

F

c m dX44

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX52

VCM

NFB

NFF

c m dX45

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l iarX54

VCM

NFB

NFF

c m dX47

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia r

X53

VC

M

NF

BN

FF

c m dX46

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia r

X55

VC

M

NF

BN

FF

c m dX36

N F F

V 2 -

V 1 -

c m d

X48

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia r

X56

VCM

NFB

NFF

aux i l ia r

X57

VC

M

NF

BN

FF

c m dX49

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX58

VCM

NFB

NFF

c m dX50

N F F

V 2 -

V 1 -

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n

R

R2R=10 k Ohm

RR1R=10 k Ohm

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

CC5

C=C2n

CC6

C=C1n

VCVSSRC2

G=1


V i+

V b

i+

i-V i-

CC2

C=C2 F

CL1C=CL1 F

ps eudodi ferenc ia l

X22

Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-

CC1

C=C1 F


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-

ps eudodiferenc ia l

X25

Vi+

Vb

i+

i- Vi-


X24

Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-


X23

Vi+

Vb

i+

i- Vi-

CL2C=CL2 F

V_ACSRC1


X1

1

2

3


59

Respuesta del filtro pasivo y filtro integrado con CMFBTensiones en modo común

del filtro integrado con CMFB

0 V

0 V 0 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V 1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 Vv c m

1.65 Vv c m

1.65 Vv c m

1.65 Vv c m

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V 1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 V

1.65 Vv b

1.65 Vv b

1.65 V 1.65 V1.65 V

1.65 V 1.65 V1.65 V1.65 V 1.65 V

1.65 V1.65 V1.65 V

1.65 Vv c m

1.65 Vv c m

1.65 Vv c m

1.65 Vv c m

0 V

0 V

0 V

0 V 0 V0 Vs a l ida_pas iv o

278 aVs al ida

31.2 aA

0 A 0 A

aux i l ia rX51

VC

M

NF

B

NF

F

0 A

0 A

-7.81 aA

c m dX44

N F F

V 2 -

V 1 -

-5 .04 aA0 A

0 A

aux i l ia rX52

VCM

NFB

NFF

0 A

0 A

-5.04 aA

c m dX45

N F F

V 2 -

V 1 -

31 .2 aA0 A

0 A

aux i l iarX54

VCM

NFB

NFF

0 A

0 A

-7.81 aA

c m dX47

N F F

V 2 -

V 1 -

45.8 aA

0 A 0 A

aux i l ia r

X53

VC

M

NF

BN

FF

0 A

0 A

27.1 aA

c m dX46

N F F

V 2 -

V 1 -

-48 .0 aA

0 A 0 A

aux i l ia r

X55

VC

M

NF

BN

FF

0 A

0 A

19.1 aA

c m dX36

N F F

V 2 -

V 1 -

0 A

0 A

27.1 aA

c m d

X48

N F F

V 2 -

V 1 -

45 .8 aA0 A

0 A

aux i l ia r

X56

VCM

NFB

NFF

1 .30 aA

0 A 0 A

aux i l ia r

X57

VC

M

NF

BN

FF

0 A

0 A

-8.89 aA

c m dX49

N F F

V 2 -

V 1 -

-48 .0 aA0 A

0 A

aux i l ia rX58

VCM

NFB

NFF

0 A

0 A

19.1 aA

c m dX50

N F F

V 2 -

V 1 -

0 A

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n

0 A

R

R2R=10 k Ohm

0 ARR1R=10 k Ohm

0 A

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

0 A

CC5

C=C2n

0 A

CC6

C=C1n

0 A

0 A0 A

0 A

VCVSSRC2

G=1

0 A

0 A

5.29 nA

5.29 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 ACC2

C=C2 F

0 ACL1C=CL1 F

0 A

0 A

4.25 nA

4.25 nA

0 A


X22

Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

5.10 nA

5.10 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 ACC1

C=C1 F

0 A

0 A

27.3 nA

27.3 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

-5.29 nA

-5.29 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

-5.58 nA

-5.58 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

-5.64 nA

-5.64 nA

0 A

ps eudodiferenc ia l

X25

Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

5.58 nA

5.58 nA

0 A


X24

Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 A

0 A

5.64 nA

5.64 nA


V i+

V b

i+

i-V i-

0 A

0 A

-5.10 nA

-5.10 nA

0 A


X23

Vi+

Vb

i+

i- Vi-

0 ACL2C=CL2 F

0 A

V_ACSRC1

Freq=freqVac =polar(1 ,0) V

-31.6 nA

-31.6 nA0 A

balun

X1

1

2

3


10.00

100.0

1.000k

10.00k

100.0k

1.000M

10.00M

100.0M

1.000

200.0M

-40

-30

-20

-10

0

-50

10

freq, Hz

dB(s

alid

a)dB

(sal

ida_

pasi

vo)

60

Diseño del filtro integrado con CMFF y varactores

cvar

salida_pasivo

vb

salida

vb

var-

var+

CC6C=C1n

CC5C=C2n

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

RR1R=10 kOhm

RR2R=10 kOhm

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n


V i+

V b

i+

i-V i-

VCVSSRC2G=1

cmdX50

N F F

V 2 -

V 1 -

pseudodiferencialX0

V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

cmdX49

NFF

V2-

V1-

cmdX48

N F F

V 2 -

V 1 -

cmdX36

NFF

V2-

V1-


V i+

V b

i+

i-V i-

CC11C=1 pF

V_DCSRC11Vdc=Vbias

DC_FeedDC_Feed8

DC_FeedDC_Feed7

cmdX47

N F F

V 2 -

V 1 -

cmdX46

NFF

V2-

V1-

CL1C=CL1 F

cmdX45

N F F

V 2 -

V 1 -

cmdX44

NFF

V2-

V1-

CC8C=10 pF

CC1C=10 pF

CC10C=1 pF

cvarX59

col=8row=18w=950.4 umc=2971.4 fF

DC_FeedDC_Feed6

DC_FeedDC_Feed5


V i+

V b

i+

i-V i-

balunX1

1

2

3V_ACSRC1


CL2C=CL2 F


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-

V_DCSRC10Vdc=Vbias

cvarX60

col=8row=18w=950.4 umc=2971.4 fF

CC2C=10 pF

CC9C=10 pF

Varactor cvar

Respuesta del filtro integrado con CMFF y varactores cvar

1E6 1E7 1E81E5 2E8

-40

-30

-20

-10

0

-50

10

freq, Hz

dB(s

alid

a)

m1m2

dB(s

alid

a_pa

sivo

)

m1freq=dB(salida)=-3.934Vbias=1.000000

5.300MHzm2freq=dB(salida)=-3.937Vbias=-0.400000

7.400MHz


61

Diseño del filtro integrado con CMFB y varactores

cvar

s a l ida_pas iv o

v b

s al ida

v c m

v b

v c mv c m

v c m

v c m

v c mv c m

v c m

v ar-

v ar+

DC_FeedDC_Feed8

DC_FeedDC_Feed7

V_DCSRC11Vdc =Vbias

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n

RR2R=10 k Ohm

RR1R=10 k Ohm

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

CC5C=C2n

CC6C=C1n

VCVSSRC2G=1

ps eudodiferenc ia lX21

V i+

V b

i+

i-V i-

aux i l ia rX57

VC

M

NF

B

NF

F

c m dX49

N F F

V 2 -

V 1 -

c m dX50

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX58

VCM

NFB

NFF


V i+

V b

i+

i-V i-

c m dX48

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX56

VCM

NFB

NFF

c m dX36

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX55

VC

M

NF

B

NF

F


V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

c v arX60

c o l=8row=18w=950.4 umc =2971.4 fF

CC2C=10 pF

CC9C=10 pF

CC11C=1 pF


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

CL2C=CL2 F

c m dX46

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX53

VC

M

NF

BN

FF

c m dX47

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX54

VCM

NFB

NFF

CL1C=CL1 F

c m dX45

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX52

VCM

NFB

NFF

c m dX44

N F F

V 2 -

V 1 -

aux i l ia rX51

VC

M

NF

BN

FF

CC10C=1 pF

V_DCSRC10Vdc =Vbias

DC_FeedDC_Feed5

DC_FeedDC_Feed6

c v arX59

c o l=8row=18w=950.4 umc =2971.4 fF

CC1C=10 pF

CC8C=10 pF

ps eudodiferenc ia lX16

V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

V_ACSRC1

Freq=freqVac =polar(1 ,0) V ba lun

X1

1

2

3

Varactor

cvar

Respuesta del filtro integrado con CMFB y varactores cvar


62


•



•



•



Índice

63

m1freq=dB(salida_cmff)=-3.825Vbias=1.000000

5.100MHzm2freq=dB(salida_cmff)=-3.881Vbias=-0.400000

7.300MHz

1E6 1E7 1E81E5 2E8

-40

-30

-20

-10

0

-50

10

freq, Hz

dB(s

alid

a_pa

sivo

)dB

(sal

ida_

cmff)

m1m2

m1freq=dB(salida_cmff)=-3.825Vbias=1.000000

5.100MHzm2freq=dB(salida_cmff)=-3.881Vbias=-0.400000

7.300MHz

Conclusionessalida_pasivo

vb

salida

vb

var-

var+

CC6C=C1n

CC5C=C2n

LL3

R=1e-12 OhmL=L2n

RR1R=10 kOhm

RR2R=10 kOhm

LL4

R=1e-12 OhmL=L1n


V i+

V b

i+

i-V i-

VCVSSRC2G=1

cmdX50

N F F

V 2 -

V 1 -

pseudodiferencialX0

V i+

V b

i+

i-V i-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-

cmdX49

NFF

V2-

V1-

cmdX48

N F F

V 2 -

V 1 -

cmdX36

NFF

V2-

V1-


V i+

V b

i+

i-V i-

CC11C=1 pF

V_DCSRC11Vdc=Vbias

DC_FeedDC_Feed8

DC_FeedDC_Feed7

cmdX47

N F F

V 2 -

V 1 -

cmdX46

NFF

V2-

V1-

CL1C=CL1 F

cmdX45

N F F

V 2 -

V 1 -

cmdX44

NFF

V2-

V1-

CC8C=10 pF

CC1C=10 pF

CC10C=1 pF

cvarX59

col=8row=18w=950.4 umc=2971.4 fF

DC_FeedDC_Feed6

DC_FeedDC_Feed5


V i+

V b

i+

i-V i-

balunX1

1

2

3V_ACSRC1


CL2C=CL2 F


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


Vi+

Vb

i+

i- Vi-


V i+

V b

i+

i-V i-


V i+

V b

i+

i-V i-

V_DCSRC10Vdc=Vbias

cvarX60

col=8row=18w=950.4 umc=2971.4 fF

CC2C=10 pF

CC9C=10 pF

64


•



•



•



Índice

65

Costes Total (€)

Costes de recursos humanos 35.880

Costes de herramientas software 106,21

Costes de equipos informáticos 288,12

Otros costes 261,2

Subtotal 36.535,53

Presupuesto total (IGIC 5%) 38.362,31

Presupuesto•A continuación se muestra el coste total del proyecto desglosado en sus diferentes partes:

Autor: Javier Cáceres Ruiz Tutor: Francisco Javier Del Pino Suárez Cotutor: Sunil Lalchand Khemchandani

Diseño de un filtro integrado sintonizable en tecnología

CMOS 0.35μm

Diseño de un Filtro Integrado Sintonizable en … · Para los filtros paso banda con el IP3:-Para...

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