The Gain & Frequency Control of Current-Mode Active Filter with Transconductance-gm Value

트랜스컨덕턴스(gm)를 이용한 전류모드 능동필터의 이득 및 주파수 제어

In this paper, a new CMOS current-mode integrator is proposed that can apply the basic building block of the low-voltage high frequency current-mode active filter. And tuning circuits that control the gain and unity gain frequency of them is designed. The proposed integrator is composed of the CMOS complementary circuit which can extend transconductance of an integrator. Therefore, the unity gain frequency which is determined transconductance and MOSFET gate capacitance can be expanded by the proposed integrator. The unity gain frequency of the proposed integrator is increased about two times larger than that of the conventional continuous-time integrator with NMOS-gm. And also, cut-off frequency and gain of the active filter can be controlled with the designed tuning circuit. From the result, we can reduce errors on fabrication. And then, 3rd-order low-pass active filter is designed as an application circuits. These results are verified by the small signal analysis and the 0.8$\mu\textrm{m}$ parameter HSPICE simulation.

본 논문에서는 능동필터 설계시 기본 블록으로 이용될 수 있으며, 저전압 고주파에서 동작 가능한 새로운 구조의 CMOS 전류모드 적분기를 제안하였다. 더불어 전압조절을 통해 그 이득과 주파수를 제어할 수 있는 트랜스컨덕턴스 제어회로를 설계하였다. 제안된 적분기는 CMOS 상보형 회로로 구성하였으며, 따라서 적분기의 단위이득주파수에 영향을 주는 적분기의 트랜스컨덕턴스를 증가 시켰다. 제안된 적분기의 단위이득 주파수는 NMOS-gm을 가지는 기존의 적분기에 비하여 두 배 가까이 증가되었다. 또한 트랜스컨덕턴스 제어회로를 이용하여 능동필터의 공정시 나타날 수 있는 오차를 줄이고, 그 용도에 따라 주파수와 이득제어를 가능하게 하였다. 이의 응용회로로서 3차 체비셰프 저역필터를 0.8㎛ CMOS 파라메터를 이용하여 설계하였으며, 이러한 결과들은 소신호 해석 및 0.8㎛ 공정 파라미터를 갖는 HSPICE 시뮬레이션을 통하여 검증되었다.