Τελεστικός ενισχυτής διαγωγιμότητας βασισμένος στην τεχνική current steering και εφαρμογές στα αναλογικά φίλτρα

• Main Author: Πετροπούλου, Χριστίνα
• Other Authors: Βλάσσης, Σπυρίδων
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2020
• Subjects: Τελεστικός ενισχυτής διαγωγιμότητας; Διαφορικές δομές; Γεννήτριες αναλογικών γραμμικών συναρτήσεων; Eπεκτάσιμο δυναμικό εύρος εισόδου; Ισχυρή αναστροφή; Φίλτρα −; Ελλειπτικά φίλτρα; CMOS αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα; Operational Transconductance Amplifier (OTA); Differential structures; Current steering technique; Linear analog function generators; Extendable input dynamic range; Strong inversion region; − filters; Elliptic filters; CMOS integrated circuits

Το αντικείμενο της παρούσας Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας, είναι η μελέτη και σχεδίαση ενός πλήρως διαφορικού τελεστικού ενισχυτή διαγωγιμότητας με εκτεταμένο δυναμικό εύρος εισόδου, στην γραμμική περιοχή λειτουργίας. Αυτό επιτυγχάνεται εφαρμόζοντας την τεχνική current steering στον βασικό πυρήνα του διαγωγού. Το προτεινόμενο γραμμικό στοιχείο χρησιμοποιείται για την υλοποίηση ενός − φίλτρου σε εφαρμογές ασύρματων δεκτών. Ο τελεστικός ενισχυτής διαγωγιμότητας αποτελεί βασικό δομικό στοιχείο στα σύγχρονα ενσωματωμένα αναλογικά κυκλώματα, λόγω της ηλεκτρονικά ρυθμιζόμενης διαγωγιμότητάς του και της γρήγορης απόκρισής του σε εύρος υψηλών συχνοτήτων. Κατά κύριο λόγο, στη βιομηχανία είναι ευρέως διαδεδομένες οι πλήρως διαφορικές δομές του, εξαιτίας του βελτιωμένου δυναμικού εύρους, σε σύγκριση με τις single-ended δομές. Η προτεινόμενη τοπολογία του γραμμικού διαγωγού είναι πλήρως διαφορική, διότι παρέχει καλύτερη απόρριψη θορύβου κοινού σήματος καθώς και χαμηλή αρμονική παραμόρφωση, βελτιώνοντας με αυτό τον τρόπο την γραμμικότητά του. Σε κάθε τμήμα διαγωγιμότητάς του, εφαρμόζεται η τεχνική current steering, ώστε τα παραγόμενα δύο ρεύματα εξόδου να έχουν γραμμική σχέση με την διευρυμένου-εύρους τάση εισόδου. Το προτεινόμενο ενεργό στοιχείο χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση ενός − ελλειπτικού βαθυπερατού φίλτρου 3ης τάξης, το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως ως φίλτρο επιλογής καναλιού σε εφαρμογές δεκτών για ασύρματες επικοινωνίες. Η τοπολογία του φίλτρου βασίστηκε στο παθητικό πρωτότυπο LC φίλτρο, σχεδιασμένο με τις επιθυμητές προδιαγραφές. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε ένα προς ένα αντικατάσταση των παθητικών στοιχείων με τα ισοδύναμα ενεργά τους. Τέλος, η ορθή λειτουργία του προτεινόμενου τελεστικού ενισχυτή διαγωγιμότητας, καθώς και του − ελλειπτικού βαθυπερατού φίλτρου επαληθεύτηκαν μέσω εξομοιώσεων, μετά την σχεδίασής τους σε επίπεδο layout, στο περιβάλλον Virtuoso Schematic Editor και Layout Editor της Cadence, με χρήση της τεχνολογία TSMC 65nm CMOS.