CMOS single input multiple output universal biquad filter current-mode using only OTAs

• Autorzy: Nonthaputha Thanat , Kumngern Montree

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.11.11

Warianty tytułu

PL

CMOS wielowyjściowy uniwersalny filtr dwukwadratowy prądowy wykorzystujący tylko OTA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a new single-input multiple-output universal biquad filter in current-mode with only four operational transconductance amplifiers (OTAs) and two grounded capacitors. The proposed filter can be obtained all filtering functions, low-pass, high-pass, band-pass, bandstop and all-pass filter that the transfer functions of the filter can be selected by choosing appropriate current output without any component matching conditions. The natural frequency and quality factor of all filtering functions can be controlled electronically and orthogonally using the bias currents of transconductance amplifiers. The active and passive sensitivities of the filters are low. The proposed filter has been simulated using 0.18 µm CMOS process from TSMC. PSPICE simulation results are included to confirm workability of the proposed circuits.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono nowy uniwersalny filtr biquad z pojedynczym wejściem i wieloma wyjściami w trybie prądowym z zaledwie czterema wzmacniaczami transkonduktancyjnymi (OTA) i dwoma uziemionymi kondensatorami. W proponowanym filtrze można uzyskać wszystkie funkcje filtrowania, dolnoprzepustowy, górnoprzepustowy, pasmowoprzepustowy, pasmowy i wszechprzepustowy, dzięki czemu funkcje przenoszenia filtra można wybrać poprzez wybór odpowiedniego wyjścia prądowego bez żadnych warunków dopasowania komponentów . Naturalną częstotliwość i współczynnik jakości wszystkich funkcji filtrowania można kontrolować elektronicznie i ortogonalnie za pomocą prądów polaryzacji wzmacniaczy transkonduktancyjnych. Aktywna i pasywna czułość filtrów jest niska. Proponowany filtr został zasymulowany przy użyciu procesu CMOS 0,18 µm firmy TSMC. Zawarto wyniki symulacji PSPICE, aby potwierdzić wykonalność proponowanych obwodów.

Słowa kluczowe

EN

biquad filter; current mode; operational transconductance amplifier

PL

iltr dwukwadratowy; CMOS; OTA

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 11
• Strony: 64--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.,rys., tab.

Twórcy

autor

Nonthaputha Thanat

• Rajamangala University of Technology Srivijaya Songkhla, Thailand

• https://orcid.org/0000-0001-9154-9338

autor

Kumngern Montree

• King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0000-0002-1960-9081

Bibliografia

• [1] Sinencio E.S., Geiger R.L., Lozano H.N., Generation of Continuous-Time Two Integrator Loop OTA Filter Structures, IEEE Trans. Circ. Syst., 35 (1988) 936-946.
• [2] Nonthaputha T., Kumngern M., Programmable Universal Filters Using Current Conveyor Transconductance Amplifiers, Journ. Circ. Syst. & Comp., 26 (2017), pp. 1750121 (23 pages)
• [3] Abuelma’atti M.T., Al-Shahrani S.M., New Universal Filter Using Two Current-Feedback Amplifiers, Inter. Journ. Electron., 80 (1996), pp. 753-756
• [4] Singh V.K., Singh A.K., Bhaskar D.R., Senani R., New Universal Biquads Employing CFOAs, IEEE Trans. Circ. & Syst., 53 (2006), pp. 1299-1303
• [5] Ahmad S.N., Minimum Component Universal Filter Using Current-Feedback Amplifiers, Journ. Act. & Pass. Electron. Dev., 2 (2007), pp. 285-291
• [6] Nikoloudis N., Psychalinos C., Multiple Input Single Output Universal Biquad Filter with Current Feedback Operational Amplifiers, Circ. Syst. & Sign. Process., 29 (2010), pp. 1167- 1180
• [7] Topaloglu S., Sagbas M., Anday F., Three-Input Single-Output Second-Order Filters Using Current-Feedback Amplifiers, Inter. Journ. Electron. & Commun., 66 (2012), pp. 683-686
• [8] Kumar K., Pal K., Voltage Mode Multifunction OTA‐C Biquad Filter, Microelec. Inter., 23 (2006), pp. 24-27
• [9] Kumngern M., Knobnob B., Dejhan K., Electronically Tunable High-Input Impedance Voltage-Mode Universal Biquadratic Filter Based on Simple CMOS OTAs, Inter. Journ. Electron. & Commun., 64 (2010), pp. 934-939
• [10] Kumngern M., Suwanjan P., Dejhan K., Electronically Tunable Voltage-Mode Universal Filter with Single-Input Five-Output Using Simple OTAs, Inter. Journ. Electron., 100 (2013), pp. 1118-1133
• [11] Kircay A., Borekci S., Electronically-Tunable Current-Mode Biquad Design Using MO-OTAs, Journ. Circ. Syst. & Comp., 25 (2016), pp. 1650107
• [12] Parvizi M., Taghizadeh A., Mahmoodian H., Kozehkanani Z.D., A Low-Power Mixed-Mode SIMO Universal Gm-C Filter, Journ. Circ. Syst. & Comp., 26 (2017), pp. 1750164
• [13] Cini U., Aktan M., Dual-Mode OTA Based Biquadratic Filter Suitable for Current-Mode Applications, Inter. Journ. Electron. & Commun., 80 (2017), pp. 43-47
• [14] Psychalinos C., Kasimis C., Khateb F., Multiple-Input Single- Output Universal Biquad Filter Using Single Output Operational Transconductance Amplifiers, Inter. Journ. Electron. & Commun., 93 (2018), pp. 360-367
• [15] Bhaskar D.R., Raj A., Kumar P., Mixed-Mode Universal Biquad Filter Using OTAs, Journ. Circ. Syst. & Comp., 29 (2019), pp. 2050162
• [16] Kumngern M., Suksaibul P., Khateb F., Four-Input One-Output Voltage-Mode Universal Filter Using Simple OTAs, Journ. Circ. Syst. & Comp., 28 (2019), pp. 1950078
• [17] Wang S.F., Chen H.P., Ku Y., Yang C.M., A Voltage-Mode Universal Filter Using Five Single-Ended OTAs with Two Grounded Capacitors and a Quadrature Oscillator Using the Voltage-Mode Universal Filter, Inter. Journ. Light & Electr. Opt., 192 (2019), pp. 162950
• [18] Wang H.Y., Lee C.T., Versatile Insensitive Current-Mode Universal Biquad Implementation Using Current Conveyors, IEEE Trans. Circ. & Syst., 48 (2001), pp. 409-413
• [19] Tu S.H., Chang C.M., Liao K.P., Novel Versatile Insensitive Universal Current-Mode Biquad Employing Two Second- Generation Current Conveyors, Inter. Journ. Electron., 89 (2002), pp. 897-903
• [20] Pandey N., Paul S.K., Bhattacharyya A., Jain S.B., A New Mixed Mode Biquad Using Reduced Number of Active and Passive Elements, IEICE Electron. Expr., 3 (2006), pp. 115-121
• [21] Horng J.W., Chiu T.Y., Hsiao C.P., Huang G.T., Three-Inputs- One-Output Current-Mode Universal Biquad Using Two Current Conveyors, Journ. Circ. Syst. & Comp., 22 (2013), pp. 1-12
• [22] Horng J.W., Wu C.M., Herencsar N., Current-Mode and Transimpedance-Mode Universal Biquadratic Filter Using Two Current Conveyors, Ind. Journ. Eng. & Mate. Sci., 24 (2017), pp. 461-468
• [23] Ettaghzouti T., Hassen N., Besbes K., A Novel Multi-Input Single-Output Mixed-Mode Universal Filter Employing Second Generation Current Conveyor Circuit, Sens. Circ. & Instrum. Syst, 6 (2018), pp. 53-64
• [24] Uhrmann H., Kolm R., Zimmermann H., (2014). Analog Filters in Nanometer CMOS, India, Springer Series in Advanced Microelectronics, Springer
• [25] Nonthaputha T., Kumngern M., Thepnarin N., A Simple and Accurate CMOS Sample-and-Hold Circuit Using Dual Output- OTA, Przeg. Elektr., 10 (2020), pp. 163-166
• [26] Tsukutani T., Higashimura M., Takahashi N., Sumi Y., Fukui Y., Versatile Voltage-Mode Active-Only Biquad with Lossless and Lossy Integrator Loop. Inter. Journ. Electron., 88 (2001), pp. 1093-1101
• [27] http://www.mosis.com/pages/Technical/Testdata/tsmc-018-prm

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).