Nouvelle Topologie de Filtre Récursif Différentiel Passe-Bande sur Silicium Accordable Autour de 2 GHz S. DARFEUILLE1, B. BARELAUD1, L. BILLONNET1, B. JARRY1, H. MARIE2, P. GAMAND2 1 IRCOM, UMR CNRS 6615, Université de Limoges 2 PHILIPS Competence Center for RF Technology, Caen 8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique 10 au 12 mai 2005, Paris

Intérêt du filtrage actif analogique Intégration possible avec les autres fonctions des transceivers solution compacte et faible coût Réduction du nombre d’interconnexions Accord en gain et / ou en fréquence centrale Réduction du nombre de circuits dans les systèmes multistandards Utilisation possible avec des topologies de contrôle automatique

Plan de l’exposé Approche théorique des filtres récursifs Implémentation d’une cellule récursive élémentaire Implémentation du circuit complet Résultats de simulation

Plan de l’exposé Approche théorique des filtres récursifs Implémentation d’une cellule récursive élémentaire Implémentation du circuit complet Résultats de simulation

Filtres récursifs - Cas général N boucles de rétroaction 1+N termes au dénominateur

Filtre récursif - Etages en cascade Par rapport à une implémentation classique, 2 étages suffisent à réaliser un filtre d’ordre 2 ou 3. Cas où t1  t2 : Cas où t1 = t2 = t :

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Implémentation d’un étage Chaque étage est composé de : 1 sommateur différentiel 1 retard différentiel

Implémentation du sommateur Amplificateur différentiel cascode + amplificateur différentiel partageant des polarisations et sorties communes Contrôle de la sélectivité avec un miroir de courant

Implémentation du retard Structure passive Déphasage de 180° Contrôle de la fréquence centrale avec des diodes varactors

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Filtre complet La structure complète est composée de : 2 étages de filtre en cascade 1 buffer de sortie

Implémentation du buffer de sortie Amplificateur différentiel cascode Contrôle du gain avec une source de courant PMOS

Layout Dimensions : 1.30 X 1.05 mm²

Layout - Etage 1 Etage 1

Layout - Etage 2 Etage 2

Layout - Buffer de sortie

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Technique des Modes Mixtes (1) Ondes de puissance en mode Différentiel : Commun :

Technique des Modes Mixtes (2) Les paramètres SDDij, SDCij, SCDij et SCCij s ’expriment en fonction des paramètres S classiques Cette technique caractérise totalement le dispositif et n’utilise aucune approximation On définit le taux de réjection du mode commun par

Sdd21 avec t1 = t2 (Filtre d’ordre 2) D f = 60 MHz 1.7 < f0 < 2.4 GHz G = 15 dB

Sdd21 avec t1  t2 (Filtre d’ordre 3) D f = 100 MHz G = 15 dB Ondulation < 0.3 dB

Adaptation Entre 1.7 et 2.4 GHz : S11 < -9.5 dB S22 < -14.5 dB

Modes mixtes - Bruit - Linéarité CMRR > 45 dB @ f0 Tous les SDCij et SCDij < - 40 dB 3.6 < NF < 5.5 dB selon la valeur de f0 - 36 < P-1dB < - 26 dBm 35 < consommation < 50 mW avec Vcc = 2.7V

Conclusion Gain de 15 dB avec une bande passante de 60 MHz entre 1.7 et 2.4 GHz consommation inférieure à 50 mW Figure de bruit inférieure à 5.5 dB Output referred P-1dB supérieur à -36 dBm Surface de la puce : 1.365 mm2 Bonne réjection du mode commun et des modes de conversion

8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique 10 au 12 mai 2005, Paris