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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-09132009-163613


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
LEVI, ALESSANDRO
URN
etd-09132009-163613
Titolo
Progetto di un filtro Gm-C in tecnologia BCD6s con soppressione dinamica dell'offset
Dipartimento
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA ELETTRONICA
Relatori
relatore Prof. Bruschi, Paolo
correlatore Ing. Piotto, Massimo
Parole chiave
  • offset
  • filtro
  • Gm-C
Data inizio appello
09/10/2009
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
09/10/2049
Riassunto
Lo scopo di questa tesi è stato il progetto di un filtro Gm-C in tecnologia BCD6s per la soppressione del clock feed-through in un amplificatore chopper. Realizzare transconduttori con bassi Gm e al tempo stesso non occupare una grande area (L dei transistori elevate) è tutt'altro che banale. E' stato pertanto eseguito uno studio sulla topologia di transconduttori basati su coppie pseudodifferenziali e sono stati evidenziati il ruolo di alcuni parametri chiave che agiscono sull'ingombro e sul rumore. Sfruttando questi risultati è stato progettato un transconduttore che rappresenta un buon compromesso tra area e rumore, ma purtroppo le simulazioni hanno evidenziato che rimane un parametro fuori specifica: l'offset. Per eliminare l'offset e il rumore a bassa frequenza abbiamo introdotto una tecnica dinamica originale che riguarda il transconduttore: in questa tecnica si scambia non soltanto gli ingressi ma anche le due porte d'ingresso del transconduttore.

Nel primo capitolo vengono presentati i filtri analogici tempo discreti(Switched-cap) sottolineando i loro vantaggi e svantaggi per poi passare ai filtri tempo continui Mosfet-C. Infine ci soffermeremo sui filtri Gm − C, dal momento che verranno utilizzati in questo lavoro.
Nel capitolo 2 vengono analizzate le principali sorgenti di rumore nei mosfet, concentrandosi in particolar modo sul rumore termico e sul rumore
Flicker e vengono presentati i principali modelli utilizzati in progettazione e nel design kit del processo utilizzato (BCD6s).
Nel capitolo 3 vengono presentati i principali problemi dei transconduttori (scarsa linearità e dinamica d’ingresso limitata) e alcune tecniche per risolvere queste limitazioni. Successivamente viene trattata una particolare categoria di transconduttori, basati su coppie pseudo-differenziali, per i quali viene sviluppato un originale studio analitico con l’intento di fornire utili indicazioni e delle regole pratiche che aiutino nella progettazione e nella scelta della zona di funzionamento dei transistori.
Nel capitolo 4 vengono messe in pratica le regole presentate nel capitolo 3 e sarà descritto il filtro biquad passa-basso oggetto di questa tesi, sia nella sua struttura che nel principio di funzionamento. Il filtro biquad presenta come
aspetto innovativo e peculiare l’aggiunta di una tecnica di commutazione che, come accennato, permette di rilassare i vincoli sul matching e sul rumore Flicker.
Il capitolo 5 è dedicato al dimensionamento del filtro, e verranno esposte le specifiche che il filtro dovrà rispettare e il percorso logico che a partire dalle specifiche porta al dimensionamento vero e proprio. Infine viene descritta la caratterizzazione del filtro riportando i risultati delle simulazioni effettuate sul singolo transconduttore e sul filtro biquad. In questo capitolo si è esplorata
inoltre la possibilità di far guadagnare il filtro in un range compreso tra 10 e 100, incorporando la funzione di amplificazione del chopper dentro lo stesso filtro, ottenendo una struttura più compatta.


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