Publicação

Filtros reconfiguráveis em tecnologia CMOS para circuitos receptores de RF Multi-Padrão

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Este trabalho apresenta o projeto de dois filtros Gm-C reconfiguráveis de banda base aplicados a circuitos receptores do tipo zero-IF multi-padrões desenvolvidos no processo CMOS 180 nm da TSCM. O primeiro filtro é composto por uma série de OTAs (Amplificadores Operacionais de Transcondutância) em paralelo que são ativados ou desativados através de dois bits utilizados para controlar a frequência de corte. Com esta configuração, quatro modos de operação são possíveis. As simulações pós-leiaute indicam que o filtro opera com larguras de banda de 2,54/5,11/7,68/10,29 MHz com consumo de energia entre 10,27 a 12,69 mW. Entretanto, o circuito apresentou baixa linearidade (IIP3 < 4 dBm) e a escalabilidade do consumo de energia foi comprometida pelo circuito de controle de modo comum (CMFB). Esse filtro digitalmente reconfigurável foi fabricado e medido. O segundo filtro foi desenvolvido com o intuito de explorar técnicas para a correção dos problemas do filtro anterior. Neste sentido, foi utilizado como base uma célula transcondutora com a aplicação de técnicas de linearização como a degeneração de fonte, o par pseudo-diferencial e o par diferencial duplo. Transistores operando na região linear foram utilizados como fonte de corrente de polarização para substituir os resistores de degeneração e, além disso, para permitir a flexibilidade da frequência de corte do filtro através do controle contínuo dado em função das tensões aplicadas no terminal de gate. As simulações em nível de esquemático indicaram que o filtro com reconfiguração contínua opera com frequências de corte na faixa de 2,5 a 10 MHz, consumindo de 5,83 a 9,04 mW. O aumento da linearidade foi alcançado: o mínimo valor de IIP3 apresentado foi de 4,72 dBm e o máximo de 17,2 dBm. Em contrapartida, o uso de um par diferencial duplo resultou no aumento do ruído gerado pelo próprio circuito. No entanto, os dois filtros projetados demonstraram um nível de performance similares a de trabalhos publicados recentemente na literatura. As frequências de corte dos projetos aqui apresentados são utilizadas em sistemas de comunicações móveis como o WCDMA, HSPA, LTE e WiMAX.
Autores principais:	Oliveira, Mateus Cesar Santos de
Assunto:	CNPQ::ENGENHARIAS Telecomunicações Circuitos Rádio Receptores Filtros Amplificadores CMOS Telecommunications Circuits Radio Receivers Filters Amplifiers
Ano:	2017
País:	Brasil
Tipo de documento:	trabalho de fim de curso
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	IBICT
Idioma:	português
Origem:	Oasisbr

Descrição
Resumo:	Este trabalho apresenta o projeto de dois filtros Gm-C reconfiguráveis de banda base aplicados a circuitos receptores do tipo zero-IF multi-padrões desenvolvidos no processo CMOS 180 nm da TSCM. O primeiro filtro é composto por uma série de OTAs (Amplificadores Operacionais de Transcondutância) em paralelo que são ativados ou desativados através de dois bits utilizados para controlar a frequência de corte. Com esta configuração, quatro modos de operação são possíveis. As simulações pós-leiaute indicam que o filtro opera com larguras de banda de 2,54/5,11/7,68/10,29 MHz com consumo de energia entre 10,27 a 12,69 mW. Entretanto, o circuito apresentou baixa linearidade (IIP3 < 4 dBm) e a escalabilidade do consumo de energia foi comprometida pelo circuito de controle de modo comum (CMFB). Esse filtro digitalmente reconfigurável foi fabricado e medido. O segundo filtro foi desenvolvido com o intuito de explorar técnicas para a correção dos problemas do filtro anterior. Neste sentido, foi utilizado como base uma célula transcondutora com a aplicação de técnicas de linearização como a degeneração de fonte, o par pseudo-diferencial e o par diferencial duplo. Transistores operando na região linear foram utilizados como fonte de corrente de polarização para substituir os resistores de degeneração e, além disso, para permitir a flexibilidade da frequência de corte do filtro através do controle contínuo dado em função das tensões aplicadas no terminal de gate. As simulações em nível de esquemático indicaram que o filtro com reconfiguração contínua opera com frequências de corte na faixa de 2,5 a 10 MHz, consumindo de 5,83 a 9,04 mW. O aumento da linearidade foi alcançado: o mínimo valor de IIP3 apresentado foi de 4,72 dBm e o máximo de 17,2 dBm. Em contrapartida, o uso de um par diferencial duplo resultou no aumento do ruído gerado pelo próprio circuito. No entanto, os dois filtros projetados demonstraram um nível de performance similares a de trabalhos publicados recentemente na literatura. As frequências de corte dos projetos aqui apresentados são utilizadas em sistemas de comunicações móveis como o WCDMA, HSPA, LTE e WiMAX.

Atividades financiadas

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