Высокочастотные избирательные усилители и полосовые фильтры на комплементарной структуре металл-оксид-полупроводниковых транзисторах sige техпроцесса - Статья
Особенность интеграции аналоговых и цифровых устройств в специализированные сложно-функциональные блоки. Анализ обобщенной структуры и основных свойств звеньев полосовых фильтров. Исследование схемотехнического проектирования звена второго порядка.
Аннотация к работе
Как правило, для их построения используются биполярные транзисторы, обеспечивающие не только высокие частотные свойства, но и возможность параметрической оптимизации в силу более низкого значения входного сопротивления усилителей тока [1]. Именно по этой причине в базовой структуре звена второго порядка на базе усилителей тока [5-8] использован емкостной делитель (рис.1). Здесь частота полюса (fp), его добротность (Q) и коэффициент усиления K0 на этой частоте определяются следующими соотношениями: , , , где S - крутизна усиления входного преобразователя напряжение-ток (ПНТ), Ki - коэффициент усиления усилителя тока УТ1. Эти же параметры определяют и степень влияния частотных свойств усилителя тока УТ1 на точность реализации параметров полюса (2), (3) звена второго порядка. Аналогично, используя методику [9], можно определить и параметрическую чувствительность этих параметров: Из соотношений (5) и (6) следует, что наиболее простым решением общей задачи является использование повторителей тока (Ki=1), которые легко реализуются на МОП транзисторах.При реализации более высокой добротности в соответствии с соотношением (6) при жестких ограничениях на ?Q и ?fp (8) и (9) увеличение коэффициента усиления Ki в соответствии с (15) возможно увеличением крутизны VT2 и VT3, что достигается в рамках практически любых КМОП технологий выбором геометрии этих транзисторов. Например, в техпроцессе SGB25VD для увеличения S2 и S3 в два раза и реализации Ki=2 достаточно использовать приборы с увеличенной геометрией (w=100u, l=250n, ng=1).
Вывод
При реализации более высокой добротности в соответствии с соотношением (6) при жестких ограничениях на ?Q и ?fp (8) и (9) увеличение коэффициента усиления Ki в соответствии с (15) возможно увеличением крутизны VT2 и VT3, что достигается в рамках практически любых КМОП технологий выбором геометрии этих транзисторов. Например, в техпроцессе SGB25VD для увеличения S2 и S3 в два раза и реализации Ki=2 достаточно использовать приборы с увеличенной геометрией (w=100u, l=250n, ng=1). Указанный вариант можно использовать для уменьшения параметрической чувствительности (9).
В ряде случаев целесообразно использование повторителя тока (Ki=1). Как видно из соотношения (10), (9), (8) уменьшение параметрической чувствительности приводит к увеличению влияния f1. Увеличение f1 в этом случае возможно применением принципа собственной компенсации [10,11].
Статья подготовлена при выполнения НИР по теме «Разработка и исследование аналоговой электронной компонентной базы нового поколения для систем связи, радиоэлектроники и технической кибернетики» в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы»
Список литературы
1 S.G. Krutchinsky, N.N. Prokopenko High-frequency section of active filters of mixed-signal SOC based on current amplifiers // http:mts.isrn.com/autor/submit/electronics/
2 S. Maheshwari and I.A. Khan "High performance versatile translinaear - c universal filter" Journal of Active and Passive Electronic Devices, V1, pp. 41-51, 2005.
3 Krutchinsky S.G. Active R-filters with additional RC-circuits // Proceeding ICCSC"08, Bucharest, Romania, 2008. - Р.р. 100-105.
4 Крутчинский С.Г., Иванов Ю.И., Григорьев В.С. Прецизионные ARC-звенья второго порядка // Изв. ВУЗОВ. Радиоэлектроника. 1999. Т. 42. № 8.
5 Прокопенко Н.Н., Крюков С.В., Хорунжий А.В. особенности проектирования аналоговых микросхем на транзисторах с малым напряжением эрли // Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС)": Сборник трудов. 2008. № 1. С. 324-329.
6 Прокопенко Н.Н., Будяков П.С., Крюков С.В. Способ усиления сигналов в структуре дифференциальных каскадов с цепями взаимной компенсации импедансов низкоомных резисторов // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2010. Т. 102. № 1. С. 90-94.
7 Прокопенко Н.Н., Конев Д.Н., Серебряков А.И. широкополосный аналоговый перемножитель напряжений на базе токовых зеркал // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2009. Т. 94. № 5. С. 86-92.
8 Прокопенко Н.Н., Хорунжий А.В., Конев Д.Н. Способ расширения диапазона рабочих частот каскодного дифференциального усилителя // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2008. Т. 80. № 3. С. 192-194.
10 Крутчинский С.Г., Прокопенко Н.Н., Старченко Е.И. Компенсация паразитных емкостей активных элементов в электронных устройствах // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем: Сборник научных трудов / под общ. ред. Академика РАН А.Л. Стемпковского. М.: Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН. 2006. С. 194-199.
11 Крутчинский С.Г., Прокопенко Н.Н., Ковбасюк Н.В., Будяков А.С., Савченко Е.М. Методы компенсации основных составляющих выходной емкости транзисторов в аналоговых микросхемах // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем: Сборник научных трудов / под общ. ред. Академика РАН А.Л. Стемпковского. М.: Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН. 2006. С. 223-228.