Dise±o de un Filtro Integrado Sintonizable en .Para los filtros paso banda con el IP3:-Para...

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  • Autor: Javier Cceres Ruiz Tutor: Francisco Javier Del Pino Surez Cotutor: Sunil Lalchand Khemchandani

    Diseo de un Filtro Integrado Sintonizable en Tecnologa

    CMOS 0.35m

  • 2

    IntroduccinObjetivos

    BLOQUE II: Teora y diseo de filtros

    Teora general de los filtros Diseo de filtros pasivosFiltros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados SintonizablesOTAsDiseo del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusin ConclusionesPresupuesto

    BLOQUE I: Introduccin

    ndice

  • 3

    IntroduccinObjetivos

    BLOQUE II: Teora y diseo de filtros

    Teora general de los filtros Diseo de filtros pasivosFiltros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados SintonizablesOTAsDiseo del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusin ConclusionesPresupuesto

    BLOQUE I: Introduccin

    ndice

  • 4

    VentajasCoste reducidoMovilidadInstalacin rpida

    Introduccin

  • 5

    Filtro Integrado Sintonizable

    Filtro Integrado Sintonizable

    Introduccin

  • 6

    IntroduccinObjetivos

    BLOQUE II: Teora y diseo de filtros

    Teora general de los filtros Diseo de filtros pasivosFiltros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados SintonizablesOTAsDiseo del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusin ConclusionesPresupuesto

    BLOQUE I: Introduccin

    ndice

  • 7

    Parmetros Especificaciones

    Tipo de filtro Paso-Bajo

    Ancho de banda variable 2~10MHz

    (aprox.)

    ObjetivosDiseo de un Filtro Integrado Sintonizable

    en Tecnologa CMOS

    0.35m. Estudiar la viabilidad de usar varactores

    para el diseo de filtros sintonizables

  • 8

    IntroduccinObjetivos

    BLOQUE II: Teora y diseo de filtros

    Teora general de los filtrosDiseo de filtros pasivosFiltros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados SintonizablesOTAsDiseo del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusin ConclusionesPresupuesto

    BLOQUE I: Introduccin

    ndice

  • 9

    Qu

    es un filtro?

    c 0

    1

    0

    paso rechazo

    c 0

    1

    0

    paso rechazo

    Clasificacin de los filtros

    Segn la funcin que desempeen

    Segn la aproximacin

    Segn los componentes que lo forman

    Teora general de los filtros

  • 10

    Paso Bajo (LPF)

    Paso Alto (HPF)

    Rechazo banda (SBF)

    Paso Banda (BPF)

    Teora general de los filtros Segn la funcin que desempeen

  • 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

    Elptico 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

    Teora general de los filtros Segn la aproximacin

  • 12

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

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

    Teora general de los filtros

    Segn los componentes que lo forman

  • 13

    Los filtros gm-C son el mtodo ms conveniente para el diseo de filtros de frecuencias intermedias (FI)

    Teora general de los filtros

  • 14

    FILTRO ADC

    Efectos de segundo orden

    Distorsin: Si los filtros no presentan linealidades, a la salida aparecern componentes armnicas no deseadas que se convierten en seal:

    -

    Para los filtros paso banda con el IP3:

    -

    Para los filtros paso bajo se medir mediante el parmetro THD:

    FILTRO ADC

    Teora general de los filtros

  • 15

    Efectos de segundo orden

    DC-Offset: Puede corromper las seales y saturar las etapas siguientes. Se puede compensar en caso necesario y afecta ms 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)

    Teora general de los filtros

  • 16

    IntroduccinObjetivos

    BLOQUE II: Teora y diseo de filtros

    Teora general de los filtros Diseo de filtros pasivosFiltros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados SintonizablesOTAsDiseo del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusin ConclusionesPresupuesto

    BLOQUE I: Introduccin

    ndice

  • 17

    Diseo de filtros pasivos Es necesario conocer las especificaciones del filtro:

  • 18

    Diseo de filtros pasivos Herramienta de diseo 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

    Diseo de filtros pasivos Aproximacin por el mtodo 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

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

    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

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

    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

    ))

    Diseo 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

    Elptico

  • 22

    IntroduccinObjetivos

    BLOQUE II: Teora y diseo de filtros

    Teora general de los filtros Diseo de filtros pasivosFiltros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados SintonizablesOTAsDiseo del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusin ConclusionesPresupuesto

    BLOQUE I: Introduccin

    ndice

  • 23

    +

    --gm

    CiCoro

    vi

    v2v1 gmvi

    io

    viio

    io=gmvi

    +

    --gm

    CiCoro

    vi

    v2v1 gmvi

    io

    viio

    io=gmvi

    +

    - +gm

    CiCoro

    vi

    v2v1 gmvi

    io

    viio

    io=gmviio

    -+

    - +gm

    CiCoro

    vi

    v2v1 gmvi

    io

    viio

    io=gmviio

    -

    Filtros Gm-C

    Formados por amplificadores de transconductancia

    (OTAs) y

    condensadores

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

    y Zo

    infinitas Circuito equivalente en pequea seal

  • 24

    Bobina flotante

    22 gmCL

    gmCs

    IVZ 22 gm

    CLgm

    CsIVZ

    Filtros Gm-C Realizacin de inductores mediante giradores

  • 25

    gm1 gm2

    gm1gm2Asimtrica

    Diferencial

    2

    1

    1

    2

    gmCsgmCsa

    VV

    2

    1

    1

    2

    gmCsgmCsa

    VV

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

  • 26

    Asimtrica

    Diferencial

    200

    2

    2z

    221

    2

    1

    2

    21

    2

    i

    11

    i

    3

    2i

    4

    1i

    42

    i

    o

    /Qssss

    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

    /Qssss

    CCgm

    Cgmss

    CCgm

    VV

    gmgm

    VV

    Cgma

    VV

    Cgmbs

    VVbs

    VVT(s)

    +

    --gm1

    v1

    v2

    (1-a)C1

    +

    --gm2

    aC1

    +

    --gm3

    v4

    (1-b)C2

    +

    --gm4

    bC2

    v3

    vo+

    --gm1

    v1

    v2

    (1-a)C1

    +

    --gm2

    aC1

    +

    --gm3

    v4

    (1-b)C2

    +

    --gm4

    bC2

    v3

    vo

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

  • 27

    -

    Conectar varias estructuras (biquads) de 1er

    y 2

    orden en cascada:

    -

    Simulacin de filtros pasivos en