Dise£±o de un Filtro Integrado Sintonizable en Tecnolog£­a CMOS 2020. 5....

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Transcript of Dise£±o de un Filtro Integrado Sintonizable en Tecnolog£­a CMOS 2020. 5....

  • 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

    Introducción Objetivos

    BLOQUE II: Teoría y diseño de filtros

    Teoría general de los filtros Diseño de filtros pasivos Filtros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados Sintonizables OTAs Diseño del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusión Conclusiones Presupuesto

    • BLOQUE I: Introducción

    Índice

  • 3

    Introducción Objetivos

    BLOQUE II: Teoría y diseño de filtros

    Teoría general de los filtros Diseño de filtros pasivos Filtros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados Sintonizables OTAs Diseño del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusión Conclusiones Presupuesto

    • BLOQUE I: Introducción

    Índice

  • 4

    Ventajas Coste reducido Movilidad Instalación rápida

    Introducción

  • 5

    Filtro Integrado Sintonizable

    Filtro Integrado Sintonizable

    Introducción

  • 6

    Introducción Objetivos

    BLOQUE II: Teoría y diseño de filtros

    Teoría general de los filtros Diseño de filtros pasivos Filtros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados Sintonizables OTAs Diseño del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusión Conclusiones Presupuesto

    • BLOQUE I: Introducción

    Índice

  • 7

    Parámetros Especificaciones

    Tipo de filtro Paso-Bajo

    Ancho de banda variable 2~10MHz

    (aprox.)

    Objetivos Diseño de un Filtro Integrado Sintonizable

    en Tecnología CMOS

    0.35μm. Estudiar la viabilidad de usar varactores

    para el diseño de filtros sintonizables

  • 8

    Introducción Objetivos

    BLOQUE II: Teoría y diseño de filtros

    Teoría general de los filtros Diseño de filtros pasivos Filtros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados Sintonizables OTAs Diseño del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusión Conclusiones Presupuesto

    • BLOQUE I: Introducción

    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)

    Teoría general de los filtros

    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)

    Teoría general de los filtros

  • 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

    Teoría general de los filtros

  • 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)

    Teoría general de los filtros

  • 16

    Introducción Objetivos

    BLOQUE II: Teoría y diseño de filtros

    Teoría general de los filtros Diseño de filtros pasivos Filtros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados Sintonizables OTAs Diseño del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusión Conclusiones Presupuesto

    • BLOQUE I: Introducción

    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_butterworth DA_LCLowpassDT1

    Rl=50 Ohm Rg=50 Ohm ResponseType=Maximally Flat N=4 As=20 dB Ap=3 dB Fs=2 GHz Fp=1 GHz

    DT

    Diseño de filtros pasivos • Aproximación por el método de Butterworth

  • 20

    S_Param SP1

    Step=10.0 MHz Stop=3.0 GHz Start=0 GHz

    S-PARAMETERSTerm Term1

    Z=50 Ohm Num=1

    Term Term2

    Z=50 Ohm Num=2DA_LCLowpassDT1_creo_butterworth

    DA_LCLowpassDT1

    Rl=50 Ohm Rg=50 Ohm ResponseType=Maximally Flat N=4 As=20 dB Ap=3 dB Fs=2 GHz Fp=1 GHz

    DT

    S_Param SP1

    Step=10.0 MHz Stop=3.0 GHz Start=0 GHz

    S-PARAMETERSTerm Term1

    Z=50 Ohm Num=1

    Term Term2

    Z=50 Ohm Num=2DA_LCLowpassDT1_creo_butterworth

    DA_LCLowpassDT1

    Rl=50 Ohm Rg=50 Ohm ResponseType=Maximally Flat N=4 As=20 dB Ap=3 dB Fs=2 GHz Fp=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

    m a

    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

    m a

    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

    m ag

    (S (2

    ,1 ))

    m ag

    (S (4

    ,3 ))

    m ag

    (S (6

    ,5 ))

    m a

    g( S

    (8 ,7

    )) m

    a g

    (S (1

    0, 9

    ))

    Butterworth

    Chebyshev

    Bessel-Thomson

    Chebyshev

    inverso

    Elíptico

  • 22

    Introducción Objetivos

    BLOQUE II: Teoría y diseño de filtros

    Teoría general de los filtros Diseño de filtros pasivos Filtros Gm-C

    BLOQUE III: Desarrollo del proyecto

    Filtros Integrados Sintonizables OTAs Diseño del Filtro Integrado Sintonizable

    BLOQUE IV: Conclusión Conclusiones Presupuesto

    • BLOQUE I: Introducción

    Índice

  • 23

    +

    - -gm

    Ci Coro

    vi

    v2 v1 gmvi

    io

    vi io

    io=gmvi

    +

    - -gm

    Ci Coro

    vi

    v2 v1 gmvi

    io

    vi io

    io=gmvi

    +

    - + gm

    Ci Coro

    vi

    v2 v1 gmvi

    io

    vi io

    io=gmviio

    -+

    - + gm

    Ci Coro

    vi

    v2 v1 gmvi

    io

    vi io

    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