Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Nonthaputha Thanat, Kumngern Montree

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 11

64--68

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.

2

A simple and accurate CMOS Sample-and-Hold Circuit using Dual Output-OTA

Nonthaputha Thanat

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 10

163--166

EN

A new CMOS sample-and-hold (S/H) circuit using dual output-operational transconductance amplifier (DO-OTA), one resistor and one capacitor is presented. It is unlike conventional S/H circuit. The proposed circuit has not use a switched-capacitor, switched-current or MOS switches for on-off switch but it uses an on-off DO-OTA by bias current that replace them. The proposed S/H circuit is high speed on-off status of switch and without buffer circuit can be obtained. However, it is a very simple circuit, high accuracy, low-power consumption and suitable for signal processing applications by using on the first part of analog to digital converter. The simulation results are used to confirm the workability of the proposed circuit.

PL

W pracy zaprezentowano nową koncepcję układu sample and Hold bazującą na transkonduktancyjnym wzmacniaczu DO-OYA. Proponowany układ nie wykorzystuje przełączanego kondensatora I zamast tego wykorzystuje przełączany prąd układu DO-OTA.

3

Programowalny zlinearyzowany wejściowy stopień wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS

Szczepański S., Pankiewicz B.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 11

202-203

PL

W artykule przedstawiono zlinearyzowany wejściowy stopień wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS. W jego skład wchodzi para różnicowa, prosty jednostopniowy wzmacniacz operacyjny o szerokim paśmie oraz rezystor. Elementy te pracują objęte pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego a linearyzacja osiągana jest przez powielenie liniowych charakterystyk rezystora. W rezultacie otrzymujemy wejściowy stopień wzmacniacza transkonduktancyjnego charakteryzujący się bardzo dobrą liniowością, szerokim pasmem przetwarzanych sygnałów oraz możliwością kompensacji charakterystyk częstotliwościowych poprzez manipulacje dodatkowymi pojemnościami kompensującymi. Przez modyfikację polegającą na użyciu dwóch stopni odpowiednio ze sobą połączonych można uzyskać wzmacniacz całkowicie różnicowy. Zastosowanie kluczy z tranzystorów MOS i zestawu rezystorów umożliwia wykonanie stopnia z programowalną cyfrowo wartością uzyskiwanej transkonduktancji.

EN

In this paper a linearized input stage of CMOS transconductance amplifier is presented. The proposed circuit technique is developed using simple source-coupled differential pair transconductors, a feedback-loop amplifier for transconductance (gm) linearization and a linear reference resistor (R). As a result, an efficient linearization of a transfer characteristic of the OTA is obtained. Additionally presented stage has wide bandwidth and capability for compensation of frequency resonses by means of extra capacitors. Afully differential stage can be also obtained by proper connection of two identical single input stages. Programmability of transconductance value is obtained by means of MOS switches and matrix of resistors.

4

Active-error feedforward technique for linearization of CMOS transconductance amplifier

Szczepański S., Kozieł S.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2005

|

Vol. 51, z. 3

465--477

EN

In the paper, a novel highly linear operational transconductance amplifier (OTA) is proposed. The circuit is developed using simple differential pair transconductors and linearization technique based on an active-error feedforward concept. As a result, improved linearity of the single-input two-output OTA is obtained. SPICE simulations show that for the circuit working with a š 1.25V power supply, total harmonic distortion (THD) at 0.6Vpp is less then 0.38% in comparison to 10.0% without linearization. Moreover, the input voltage range of linear operation is increased. Power consumption of the overall circuit is 0.3mW. As an example, the linearized OTA is used to design a highly linear Gm-C filter that implements 5th order Butterworth low-pass transfer function.

PL

W pracy przedstawiono koncepcję układową operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS o zwiększonej liniowości charakterystyk przejściowych. Proponowana struktura wzmacniacza transkonduktancyjnego opiera się na wykorzystaniu prostych transkonduktorów realizowanych za pomocą par różnicowych. Linearyzacja charakterystyki przejściowej układu następuje dzięki zastosowaniu w ścieżce „feedforward" wzmacniacza błędu. Wzmacniacz ten sterowany jest sygnałem będącym różnicą pobudzenia układu oraz sygnału wyjściowego podstawowego (nieliniowego) transkonduktora przetworzonego do postaci napięciowej. Różnica ta jest w istocie proporcjonalna do sumy składników nieliniowych w sygnale wyjściowym transkonduktora. Efekt ten warunkowany jest użyciem, jako elementu odwzoro-wującego, liniowego rezystora, który może być zrealizowany zarówno jako element dyskretny jak też monolitycznie, wewnątrz wzmacniacza operacyjnego (jest to możliwe przy zastosowaniu odpowiednich technologii, tzw. „high-resistive poly"). Sygnał wyjściowy wzmacniacza błędu zostaje następnie odjęty od sygnału wyjściowego wzmacniacza toru głównego. Przy założeniu liniowości wzmacniacza błędu powoduje to całkowite usunięcie składników nieliniowych w sygnale wyjściowym wzmacniacza głównego. W praktyce, wzmacniacz błędu realizowany jest w identycznej strukturze jak wzmaczniacz główny. Jego nieliniowość nie odgrywa jednak większej roli z uwagi na fakt, że wzmaczniacz błędu sterowany jest sygnałem, którego poziom jest znacznie niższy niż sygnał pobudzający wzmaczniacz główny. Wzmaczniacz pracujący zgodnie z opisaną wyżej koncepcją został zaprojektowany z uwzględnieniem parametrów technologii 0.35um AMS dla napięcia zasilania š1.25V. Wyniki symulacji komputerowej pokazują, że współczynnik zawartości harmonicznych (THD) dla napięcia wejściowego 0.6Vpp jest niniejszy niż 0.38% w porównaniu do 10% otrzymanych w przypadku układu nielinearyzowanego. Ponadto, układ inearyzowany wykazuje poszerzenie zakresu liniowej pracy (co należy rozumieć jako zwiększenie progu napięciowego, w którym charakterystyka przejściowa wchodzi w zakres nasycenia) w porównaniu do układu podstawowego transkonduktora. Pobór mocy układu wynosi zaledwie 0.3mW. co czyni prezentowany układ atrakcyjnym dla wielu zastosowań niskomocowych, np. w radiokomunikacji bezprzewodowej. Jako przykład, linearyzowany wzmacniacz transkonduktancyjny zastosowano do zaprojektowania filtru Gm-C implementującego maksymalnie płaską charakterystykę amplitudową 5-go rzędu. Wyniki symulacji potwierdziły, że filtr wykorzystujący wzmacniacz linearyzowany posiada znacznie lepszą liniowość niż taki sam filtr wykorzystujący podstawowy układ transkonduktora.

5

Active linear tunable resistance element and application to feedforward linearization of CMOS transconductance amplifier

Szczepański S., Kozieł S.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2005

|

Vol. 51, z. 4

541--554

EN

In the paper, a novel linear tunable active resistive element using MOS transistors operating in triode region is proposed. Its application to linearization of differential-pair based operational transconductance amplifier (OTA) is described. The linearization concept exploits active-error feedforward technique. SPICE simulation results show improved linearity of the single-input two-output OTA. For the circuit working with a š 1.25V power supply, total harmonic distortion (THD) at 0.6Vpp is less then 0.35% in comparison to 9.5% without linearization. Moreover, the input voltage range of linear operation is increased. Power consumption of the overall circuit is 0.6mW. The circuit exhibits very good transconductance tuning capability.

PL

W pracy przedstawiono koncepcję układową przestrajalnego rezystora liniowego MOS wykorzystującego tranzystory pracujące w zakresie triodowym. Opracowana struktura, jak wykazały symulacje komputerowe, charakteryzuje się dobrymi właściwościami zarówno jeżeli chodzi o zakres przestrajania jak i liniowość charakterystyk przejściowych. Pozwoliło to efektywnie wykorzystać prezentowany element do linearyzacji operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS, którego struktura opiera się na prostych transkonduktorach realizowanych za pomocą par różnicowych. Linearyzacja charakterystyki przejściowej układu następuje dzięki zastosowaniu w ścieżce „feedforward" wzmacniacza błędu. Wzmacniacz ten sterowany jest sygnałem będącym różnicą pobudzenia układu oraz sygnału wyjściowego podstawowego (nieliniowego) transkonduktora przetworzonego do postaci napięciowej. Sygnał wyjściowy wzmacniacza błędu zostaje następnie odjęty od sygnału wyjściowego wzmacniacza toru głównego. Przykład wzmaczniacza pracujący zgodnie z opisaną wyżej koncepcją zaprojektowano z uwzględnieniem parametrów technologii 0.35um AMS dla napięcia zasilania š1.25V. Wyniki symulacji komputerowej pokazują, że współczynnik zawartości harmonicznych (THD) dla napięcia wejściowego 0.6Vpp jest mniejszy niż 0.35% w porównaniu do 9.5% otrzymanych w przypadku układu nielinearyzowanego. Ponadto, układ linearyzowany wykazuje poszerzenie zakresu liniowej pracy w porównaniu do układu podstawowego transkonduktora. Dzięki zastosowaniu w torze wzmacniacza błędu rezystora aktywnego możliwe jest przestrajanie, w szerokim zakresie, transkonduktancji układu. Pobór mocy układu wynosi zaledwie O.6mW, co czyni prezentowany układ atrakcyjnym dla wielu zastosowań niskomocowych, np. w radiokomunikacji bezprzewodowej oraz w filtrach aktywnych o małych zniekształceniach nieliniowych.

6

Design of Highly Linear Tunable CMOS OTA Using a Linearizing Differential Pair in the Output Stage

Kozieł S., Szczepański S.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2002

|

Vol. 50, Nr 3

197--211

EN

An analytical method based on the standard square-law MOS modelling for the design of highly linear, fully differential CMOS operational transconductance amplifier (OTA) is presented. The proposed circuit implementation combines a cross-coupled quad cell with a source-coupled differential pair, as well as the current mirror technique. As a result, improved linearity of the developed OTA over the large tuning range is obtained. SPICE simulations show that for 0.5 mm HP AMOS14TB process (MOSIS) with a 2.5V power supply. Total Harmonic Distortion (THD) at 2.5Vpp is less than 0.2%. The dynamic range is equal to 77dB at power consumption 6.6mW.

7

Design of linear CMOS OTA using a current addition/subtraction technique

Kozieł S., Szczepański S.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2001

|

Vol. 47, z. 1

121-133

EN

An analytical design method based on a current addition/subtraction technique used to realise a linear CMOS OTA is developed. Design trade-offs are discussed and a circuit example employing three differential MOS pairs is presented. The linearity and input voltage range is significantly improved over the single pair transconductor based OTA. SPICE simulation results show that for a power supply [+,-] 2.5 V, the Total Harmonic Distortion at 2.5 Vpp is less than 0.5%.

PL

Liniowe operacyjne wzmacniacze transkonduktacyjne (ang. Operational Transconductance Amplifier - OTA) CMOS są szeroko wykorzystywane w projektowaniu współczesnych analogowych i analogowocyfrowych systemów przetwarzania sygnałów. Jednym z głównych czynników ograniczających ich potencjalne zastosowania, na przykład w analogowych filtrach CMOS OTA-C czasu ciągłego, jest niewielka liniowość charakterystyk przejściowych. W mniejszej pracy zaprezentowano w pełni analityczną metodę projektowania wzmacniaczy operacyjnych OTA o zwiększonej liniowości wykorzystując proste modele kwadratowe tranzystorów CMOS. Przeprowadzone w szerokim zakresie badania symulacyjne za pomocą programu PSPICE potwierdziły, że uzyskane na drodze teoretycznej wartości parametrów projektowych stanowią bardzo dobry punkt startowy do projektowania układu z uwzględnieniem efektów drugiego rzędu, co świadczy o praktycznej przydatności opracowanej metody projektowania. W części końcowej pracy przedstawiono pełny schemat układowy operacyjnego wzmacniacza transkonduktacyjnego wraz z rezultatami symulacji komputerowych (symulacje przeprowadzono z uwzględnieniem wymagań technologicznych procesu 0.5 µm HP AMOS14TB, MOSIS). Uzyskane wyniki potwierdziły wysoką liniowość chrakterystyk przejściowych (THD<0.5% przy pobudzeniu sinusoidalnym 2.5 Vpp o częstotliwości 5 MHz). Również wartości innych parametrów takich jak CMRR, PSRR i DR wskazują, że proponowane rozwiązanie układowe jest konkurencyjne w stosunku do rozwiązań prezentowanych wczesniej w literaturze przedmiotu.