FILTRI I OSCILATORI SA CCII

Transcription

1 FILTRI I OSCILATORI SA CCII Giuseppe Ferri i Nicola C. Guerrini, Low-Voltage Low-Power CMOS Current Conveyors, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 1 Filtri sa CCII Dodavanjem otpornika na ulaz multiplikatora kapacitivnosti dobija se RC filtar Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 2 1

2 Simulacijom neuzemljene induktivnosti i multiplikacijom kapacitivnosti može da se realizuje propusnik opsega sa Tri topologije realizacije: Realizovani filtar ima manji Q-faktor od teorijske vrednosti zbog neidealnosti CCII. Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 3 Propusnik opsega može da se realizuje i simulacijom uzemljenih induktivnosti: Zamenom CCII sa CCCII dobija se elektronska kontrola rezonantne učestanosti: CCCII3 je kontrolisana neg. otpornost koja kompenzuje otpornost paral. sa L ekv. CCCII4 i R 4 obezbeđuju veliku izlaznu otpornost. Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 4 2

3 Dobijanje više filtarskih funkcija korišćenjem DOCCII LP/BP: Značajno je što su sve pasivne komponente uzemljene. Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 5 LP/BP/HP: Sve pasivne komponente su neuzemljene Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 6 3

4 NF/PO/VF/NPO: Sve pasivne komponente su uzemljene. Jedan dodatni otpornik u poređenju sa prethodnim kolom, i koriste se DOCCII umesto CCII. NPO izlaz je I 01. Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 7 Strujni bikvadratni filter sa DOCCII Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 8 4

5 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 9 Univerzalni filtar sa više ulaza i jednim izlazom Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 10 5

6 Univerzalni filtar sa više ulaza i jednim izlazom, sa nezavisnim podešavanjem parametara Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 11 Naponski filtar sa DOCCII Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 12 6

7 Oscilator sa Wien-ovim mostom Oscilatori Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 13 Modifikacija kola sa slike levo da bi kondenzatori bili uzemljeni: Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 14 7

8 Wien-ov oscilator kod kojeg su sve pasivne komponente uzemljene: Rešenje koje koristi samo pozitivne CCII: Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 15 Kada se koriste DOCCII, može se napraviti oscilator sa samo dva aktivna bloka, kod kojeg su pasivne komponente uzemljene: Realizacija sa CCII sa jednim izlazom: Uslov oscilovanja (R3=R2) ne utiče na učestanost oscilovanja. Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 16 8

9 Višefazni sinusoidalni oscilator: Ne koriste se spoljašnji otpornici. Učestanost oscilovanja može da se kontroliše nezavisno od uslova oscilovanja. (vraćeni signal treba na y ulaz?) Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 17 Jednostavan oscilator realizovan kombinacijom CCI i CCII R LOAD se realizuje kao aktivna nelinearna otpornost, u cilju sprečavanja velikih struja zasićenja. Kolo na slici predstavlja nelinearnu otpornost Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 18 9

10 Rešenja sa samo jednim aktivnim blokom Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 19 Ostale primene CCII Strujni prenosnik sa smanjenom parazitnom impedansom Četvorokvadrantni množač na bazi DCCII Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 20 10

11 Kolo za spregu senzora Rp+=Rpo(1+x) otpornost piezorezistora VZ1 V xr REF povref I o =IZ3 I Z2 = = +k R2 R1 R1R2 k je izlazna ofset struja koja može da se anulira izborom V REF, V OFF, R 1 i R 2. VREF Rpo VOFF k = 1 R + 1 R 2 R2 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 21 CMOS TRANSLINEARNI FILTRI 1. Ezz I. El-Masry and Jie Wu, Low Voltage Micropower Log-Domain Filters, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 22, (2000) 2. D. Dutta, W. A. Serdijin, S. Banerjee, S. Gupta, A New CMOS Current Conveyors based Translinear Loop for Log-domain Circuit Design, Proceedings of the 18th International Conference on VLSI Design held jointly with 4th International Conference on Embedded Systems Design (VLSID 05), IEEE, Geoffrey D. Duerden, Gordon W. Roberts, and M. Jamal Deen, The Development of Bipolar Log Domain Filters in a Standard CMOS Process, The 2001 IEEE International Symposium on Circuits and Systems, Volume 1, Issue, 6-9 May Antonio J. Lopez-Martin and Alfonso Carlosena, Systematic Design of Companding Systems by Component Substitution, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 28, , Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 22 11

12 Primenjeno je nekoliko pristupa u izboru i realizaciji nelinearnih funkcija kojom se ostvaruju kompresija i ekspanzija signala. 1. CMOS tranzistori se koriste u potpražnom režimu u kojem je zavisnost struje od ulaznog napona eksponencijalna. Realizuju se nelinearne funkcije tipa exp/log, odnosno realizacije su u ovom slučaju po topologiji veoma slične bipolarnim realizacijama. 2. U CMOS tehnološkom procesu se realizuju spojne diode čija eksponencijalna karakteristika se koristi za sintezu nelinearnih funkcija tipa exp/log. Translinearne petlje za sintezu funkcija se u ovom slučaju pogodno realizuju primenom dioda i CCII. 3. U CMOS tehnološkom procesu se realizuju lateralni bipolarni tranzistori kojima ostrvo (well) predstavlja bazu. Ovi tranzistori se zatim koriste za realizaciju log domen filtra. 4. MOS tranzistori se koriste u režimu jake inverzije u kojem je zavisnost struje od ulaznog napona kvadratna. Realizuju se nelinearne funkcije tipa sq/sqrt (kvadrata/korena). Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić Log-domen filtri sa MOS tranzistorima u potpražnom režimu Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 24 12

13 a) Integrator sa dva ulaza b) integrator sa prigušenjem Filtar prvog reda sa ulaznim i izlaznim blokom Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 25 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 26 13

14 2. Spojne diode realizovane u CMOS tehnološkom procesu Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 27 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 28 14

15 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić BJT realizovani u CMOS tehnološkom procesu Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 30 15

16 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 31 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 32 16

17 4. MOS tranzistori u režimu jake inverzije koriste se za realizaciju nelinearnih funkcija tipa sq/sqrt (kvadrata/korena). Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 33 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 34 17

18 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 35 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 36 18

19 Uvođenjem g 11 : Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 37 merenja za stacked verziju TL petlje Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 38 19

20 Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 39 merenja za up-down verziju TL petlje Jan 09 MS1AIK Željko Aleksić 40 20