전자공학회논문지SC (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

새로운 200 MHz CMOS 선형 트랜스컨덕터와 이를 이용한 20 MHz 일립틱 여파기의 설계

Design of a Novel 200 MHz CMOS Linear Transconductor and Its Application to a 20 MHz Elliptic Filter

  • 박희종 (청주대학교 전자공학과) ;
  • 차형우 (청주대학교 이공대학 전자.정보통신.반도체 공학부) ;
  • 정원섭 (청주대학교 이공대학 전자.정보통신.반도체 공학부)
  • Park, Hee-Jong (Dept. of Electronic Engineering, Graduate School, Chongju University) ;
  • Cha, Hyeong-Woo (School of Electronic, Information & Communication, Semiconductor Engineering, Chongju University) ;
  • Chung, Won-Sup (School of Electronic, Information & Communication, Semiconductor Engineering, Chongju University)
  • 발행 : 2001.08.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

트랜스리니어 셀을 이용한 새로운 200 MHz CMOS 트랜스컨덕터를 제안하였다. 제안한 트랜스컨덕터는 트랜스리니어 셀에 기초를 둔 전압 폴로워 및 전류 폴로워와 하나의 저항기로 구성된다. 트랜스컨덕터의 폭 넓은 응용을 위해, 단일-입력 단일-출력, 단일-입력 차동-출력, 그리고 완전-차동 트랜스컨덕터를 각각 체계적으로 설계하였다. 컴퓨터 시뮬레이션의 결과, 완전-차동 트랜스컨덕터는 ${\pm}3$ V의 공급 전압에서 ${\pm}2.7$ V의 입력 선형 범위, 200 MHz의 3-dB 주파수, 그리고 41 $ppm/^{\circ}C$ 이하의 온도 계수를· 가진다는 것을 확인하였다. 완선-차동 트랜스컨덕터의 응용성을 확인하기 위해, 인덕턴스 시뮬레이션 방식에 기초한 3차 사다리형 일립틱 저역-통과 여파기를 설계하였다. 설계된 저역-통과 여파기는 22 MHz의 리플 대역폭파 0.36 dB의 통과 대역 리플, 그리고 26 MHz의 차단 주파수를 가진다.

A novel 200 MHz CMOS transconductor using translinear cells is proposed. The proposed transconductor consists of voltage followers and current followers based on translinear cells and a resistor. For wide applications, a single-input single-output, a single-Input differential-output, and a fully-differential transconductor are systematically designed, respectively. The theory of operation is described and computer simulation results are used to verify theoretical predictions. The results show that the fully-differential transconductor has a linear input voltage range of ${\pm}2.7$ V, a 3 dB frequency of 200 MHz, and a temperature coefficient of less than 41 $ppm/^{\circ}C$ at supply voltages of ${\pm}3$ V. In order to certify the applicability of the fully-differential transconductor, A ladder-type 3th-order cllitic low pass filter is also designed based on the inductance simulation method. The filter has a ripple bandwidth of 22 MHz, a pass-band ripple of 0.36 dB, and a cutoff frequency of 26 MHz.

키워드

참고문헌

  1. F. Krummenacher and N. Joehl, 'A 4-MHz CMOS continuous-time filter with on-chip automatic tuning,' IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-23, pp. 750-758, June 1988 https://doi.org/10.1109/4.315
  2. J. M. Khoury, 'Design of a 15-MHz CMOS continuous-time filter with on-chip tunning,' IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-26, pp. 19988-1997, Dec. 1991 https://doi.org/10.1109/4.104193
  3. Y. Tsividis, 'Integrated continuous-time filter design-an overview,' IEEE J. Solid State Circuits, vol. SC-29, pp. 166-176, March 1994 https://doi.org/10.1109/4.278337
  4. M. Koyama, et al., 'A 2.5 V active low-pass filter using all npn Gilbert cells with 1-Vp-p linear input range,' IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-28, pp. 1246 -1253, Dec. 1993 https://doi.org/10.1109/4.261998
  5. A. Wyszynski, et aI., 'Deign of a 2.7-GHz linear OTA and a 250-MHz elliptic filter in bipolar filter in bipolar transistor array technology,' IEEE Trans. Circuits and Systems, vol. CAS-40, pp. 19-31, Jan. 1993 https://doi.org/10.1109/82.215357
  6. 박 찬홍, 김 범섭, 'CDMA 무선 휴대폰 시스템을 위한 3.0 V CMOS 연속 시간 저역 필터의 설계,' Telecommunication Review, vol. 6, No. 1, pp. 2-7, 1996
  7. 송 원철 외 6인, '디지털 휴대폰용 IF IC의 설계,' Telecommunication Review, vol. 6, No. 1, pp. 8-14, 1996
  8. 유 창식, 정 기욱, 김 원찬, 'CMOS 공정을 이용한 15 MHz, 2.6 mW, 6차 대역통과 Gm C 필터,' 대한전자공학회 논문지, 제34권, C편, 제6호, pp. 51-57, 1997
  9. D. John and K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, John Wiley & Sons, Inc., ch. 15, 1997
  10. Won-Sup Chung and Hycong-Woo Cha, 'Bipolar linear transconductor,' Electronics Letters, vol. 26, pp. 619-620, May 1990 https://doi.org/10.1049/el:19900406
  11. Won-Sup Chung, Kwang-Ho Kim, and Hyeong-Woo Cha, 'A linear operational transconductance amplifier for instrumentation applications,' IEEE Trans. Instrumentation and Measurement, vol. IM 41, pp. 441-443, June 1992 https://doi.org/10.1109/19.153345
  12. S. S. Lee, et al., 'CMOS continuous-time current-mode filters for high-frequency applications,' IEEE J. Solid State Circuits, vol. SC-28, pp. 323-329, March 1993 https://doi.org/10.1109/4.209999
  13. 방 준호 외 4인, '개선된 연속시간 전류모드 CMOS 적분기를 이용한 3.3 V 능동 저역 필터 구현,' 대한전자공학회 논문지, 제33권, B편, 제4호, pp. 52-62, 1996
  14. R. Gilbert, 'Translinear circuit: a proposed classification,' Electronics Letters, vol. 11, pp. 14-16, Jan. 1975 https://doi.org/10.1049/el:19750011
  15. C. Toumazou, F. Lidgey, and Haigh, Eds., Analogue IC design: The current-mode approach Lodon: Peter Peregrinus Ltd., 1990
  16. A. S. Sedra and K. C. Smith, Microelectronic circuits, Saunders College Publishing, ch. 5-7, 1991
  17. Lawrence P. Huelsman, Active and passive analog filter design, McGRAW-HiLL, Inc, International edition, ch. 6, 1993
  18. 박 희종 외 4인, '선형 트랜스컨덕터를 이용한 20 MHz CMOS 연속시간 저역-통과 여파기의 설계,' 대한전자공학회 하계종합학술대회 논문집, 제22권, 제1호, pp. 357-360, 1999
  19. Arthur B. Williams, Electronic filter design handbook, McGRAW HiLL, Inc, 1981
  20. 김 종필, 박 지만, 정 원섭, '트랜스어드미턴스 증폭기를 이용한 사다리형 8차 일립틱 저역-통과 여파기,' 대한전자공학회 논문지, 제35권, C편, 8호, pp. 42-51, 1998
  21. W.-S Chung, J. M. Park and K. Kim, 'Temperature-compensated linear BiCMOS transconductor,' Electronics Letters, vol. 32, no. 22, pp. 2043-2044, Oct. 1996 https://doi.org/10.1049/el:19961371
  22. D. A. Johns and K. Martin, Analog integrated circuit design, John Wiley & Sonns, Inc, ch. 15, 1997