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Filtros biquad de paso bajo Sallen-Key completamente diferenciales de 10 GHz en tecnología SiGe BiCMOS de 55 nm

Autores: Centurelli, Francesco; Monsurrò, Pietro; Scotti, Giuseppe; Tommasino, Pasquale; Trifiletti, Alessandro

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 22

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los filtros pasa bajos de varios GHz son componentes clave para muchas aplicaciones de RF y son necesarios para la implementación de convertidores analógico-digitales y digitales-analógicos de alta velocidad integrados y sistemas de comunicación óptica. En las últimas dos décadas, se han implementado filtros integrados en el rango de varios GHz utilizando tecnologías III-V o SiGe. En todos los casos en los que el tamaño de los componentes pasivos es una preocupación, se prefieren los diseños sin inductores. Además, debido al reciente desarrollo de convertidores de datos de alta velocidad y alta resolución, se requieren cada vez más filtros de varios GHz altamente lineales. Las topologías clásicas de lazo abierto no pueden lograr una alta linealidad, y se prefieren los filtros de lazo cerrado en todas las aplicaciones donde la linealidad es un requisito clave. En este trabajo, presentamos una implementación totalmente diferencial en BiCMOS del filtro clásico Sallen Key, que es capaz de operar hasta aproximadamente 10 GHz aprovechando tanto los transistores bipolares como MOS de una tecnología comercial de BiCMOS de 55 nm. El diseño del filtro biquad ha sido implementado, y se reportan los resultados de las simulaciones posteriores al diseño. La etapa biquad muestra una excelente relación señal/ruido y distorsión de segundo orden (SFDR) (64 dB) y rango dinámico (aproximadamente 50 dB) debido a la operación de lazo cerrado, y una buena eficiencia energética (0.94 pW/Hz/polo) con respecto a filtros pasa bajos activos sin inductores comparables reportados en la literatura. Además, a diferencia de otros filtros, aprovecha los diferentes dispositivos activos ofrecidos por las tecnologías comerciales de SiGe BiCMOS. También se incluyen simulaciones paramétricas y de Monte Carlo para evaluar la robustez del filtro biquad propuesto contra variaciones de PVT y desajustes.

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