Nouvelle Topologie de Filtre Récursif Différentiel Passe-Bande sur Silicium Accordable Autour de 2 GHz S. DARFEUILLE1, B. BARELAUD1, L. BILLONNET1, B.

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1 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

2 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

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

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

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

6 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 :

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

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

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

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

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

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

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

14 Layout Dimensions : 1.30 X 1.05 mm²

15 Layout - Etage 1 Etage 1

16 Layout - Etage 2 Etage 2

17 Layout - Buffer de sortie

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

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

20 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

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

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

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

24 Modes mixtes - Bruit - Linéarité
CMRR > 45 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

25 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 : mm2 Bonne réjection du mode commun et des modes de conversion

26 8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique
10 au 12 mai 2005, Paris