Design of high frequency OTA in 130 nm CMOS technology with single 1.2 V power supply

• Autorzy: Pankiewicz B. , Madej M.

Warianty tytułu

PL

Projekt wzmacniania transkonduktacyjnego CMOS w technologii 130nm zasilanego napięciem 1.2 V do zastosowań w zakresie wysokich częstotliwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, a CMOS operational transconductance amplifier (OTA) for low power supply voltage and VHF continuous time filtering applications is described. The input stage of the proposed circuit is based on CMOS inverters. The transconductance of OTA is tuned using the bulk effect of transistors. A tuning circuit is also discussed. A good frequency behavior of the described OTA is obtained due to the lack of internal nodes. In order to enhance a DC voltage gain of the open loop OTA, a negative resistance circuit is employed. This circuit is also tuned. The proposed amplifier was designed and simulated using the UMC (United Microelectronic Corp., Taiwan) 130 nm process with the 1.2 V supply voltage. The OTA was used in the application of a third order Gm - C elliptic filter. SPECTRE simulation results show the cutoff frequency of about 800 MHz and the THD less than - 40 dB for the output voltage up to 0.5 Vpp.

PL

W artykule przedstawiono wzmacniacz transkonduktancyjny OTA zasilany niskim napięciem i przeznaczony do użycia w filtrach czasu ciągłego w zakresie wysokich częstotliwości przetwarzanych sygnałów. Stopień wejściowy zbudowany jest w oparciu o inwertery CMOS. Wartość transkonduktancji wzmacniacza jest przestrajana z wykorzystaniem efektu podłożowego tranzystorów. Omówiono również układ dostrajania wzmacniacza. Brak wewnętrznych węzłów zapewnia dobre charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza. W celu osiągnięcia wysokiego wzmocnienia napięciowego, stopień wejściowy wzmacniacza został obciążony układem o ujemnej rezystancji. Opisany układ zaprojektowano oraz wykonano symulacje po ekstrakcji topografii z użyciem technologii UMC (United Microelectronic Corp., Taiwan) 130 nm przy napięciu zasilania 1,2 V. Jako przykład zastosowania wzmacniacza zaprojektowano dolnoprzepustowy filtr eliptyczny trzeciego rzędu. Symulacje z użyciem oprogramowania SPECTRE wykazały częstotliwość odcięcia równą 800 MHz i zniekształcenia THD wynoszące mniej niż -40 dB dla napięcia wyjściowego o wartości 0,5 Vpp.

Słowa kluczowe

EN

OTA; CMOS

PL

CMOS; OTA wzmacniacz

• Wydawca: Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej. Technologie Informacyjne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 18
• Strony: 403--408
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pankiewicz B.

autor

Madej M.

• Gdańsk University of Technology, Department of Microelectronic Systems

Bibliografia

• [1] Lo T. Y., Hung C. C.: 1V CMOS Gm-C Filters, Design and Applications. Springer, 2009.
• [2] Nauta B.: A CMOS Transconductance-C Filter Technique for Very High Frequencies. IEEE Journal of Solid-State Circuit, vol. 27, no. 2, February 1992, pp. 142–153.
• [3] Abidi A. A., Gray P. R., Mayer R.G. (Eds.): Integrated circuits for wireless Communications. IEEE Inc. New York, 1999.
• [4] Alini R., Baschirotto A., Castello R.: Tunable BiCMOS Continuous-Time Filter for High-Frequency Applications. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 27, no. 12, pp. 1905–1915, December 1992.
• [5] Silva-Martinez J., Steyaert M. S. J., Sansen W.: A 10.7MHz 68-dB SNR CMOS Continuous-Time Filter with On-Chip Automatic Tuning. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 27, no. 12, pp. 1843-1853, December 1992.
• [6] Chang P. J., Rofougaran A., Abidi A. A.: A CMOS Channel-Select Filter for a Direct-Conversion Wireless Receiver. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 32, no. 5, pp. 722–729, May 1997.
• [7] Pankiewicz B., Solecki M., Szczepański S.: A Fully Differential CMOS OTA for Continuous-Time Filter Applications. 1st International Conference on Circuits and Systems for Communications, St. Petersburg, Russia, 26–28 June 2002, pp. 42–45.
• [8] Torrance R. R, Viswanathan T. R., Hanson J. V.: CMOS voltage to current transducers. IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. CAS-32, no 11, pp. 1097–1104, November 1985.
• [9] Pelgrom M., Duinmaijer A., Welbres A.: Matching properties of MOS transistors. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 24, no. 5, October 1989.