Статья

Название статьи СТРУКТУРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ARC-ФИЛЬТРОВ НА БАЗЕ МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ОУ
Автор С.Г. Крутчинский, Е.А. Жебрун
Рубрика РАЗДЕЛ II. РАДИОСВЯЗЬ, ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ
Месяц, год 04, 2015
Индекс УДК 621.372
DOI
Аннотация Для повышения основных качественных показателей оптимальных по критерию минимума пассивной чувствительности фильтров как сложно-функциональных блоков смешанных микроэлектронных систем рассматривается применение принципов собственной и взаимной компенсации влияния частоты единичного усиления (f1) операционных усилителей (ОУ) на частоту и затухание полюса звеньев второго порядка. Сформулированы функционально-топологические правила синтеза структур таких АФ. Показано, что эффекты взаимной компенсации влияния частоты единичного усиления отдельных ОУ на эти параметры достигаются введением двух автономных контуров специальных компенсирующих обратных связей. Показана целесообразность применения в схемотехнике звеньев второго порядка мультидифференциальных ОУ, обеспечивающих реализацию специальных сумматоров с различным коэффициентом передачи без использования дополнительных активных элементов. В этом случае базовым топологическим признаком компенсирующих контуров является объединение дифференциальных входов ОУ с дополнительным входом мультидифференциального ОУ. Установлено, что для компенсации погрешности частоты полюса в дополнительном контуре необходимо положительное возвратное отношение при реализации на выходе операционных усилителей функции полосового типа, а для компенсации погрешности затухания – отрицательное возвратное отношение и реализация на выходе аналогичного ОУ функции фильтра нижних частот. Сформулированный принцип приводит к взаимной компенсации влияния частоты единичного усиления различных ОУ на основные параметры звена второго порядка и фильтра в целом. Приводится пример cтруктурного синтеза универсального звена второго порядка с низким (примерно на два порядка) потребляемым током и малым влиянием частот единичного усиления применяемых ОУ на параметры полюса. Результаты моделирования демонстрируемых принципиальных схем в среде промышленных САПР хорошо согласуются с базовыми теоретическими положениями и выводами.

Скачать в PDF

Ключевые слова Структурная оптимизация; прецизионные фильтры; собственная и взаимная компенсация.
Библиографический список 1. Vlach J. The influence of the limited bandwidth of active elements on active filters // Proc., Nat. Electron Conf, Chicago. III. – 2007. – Р. 449-453.
2. Prokopenko N., Budyakov A., Schmalz K., Scheytt C., Ostrovskyy P. Design of Bipolar Differential OpAmps with Unity Gain Bandwidth up to 23 GHz // Proceeding of the 4-th European Conference on Circuits and Systems for Communications – ECCSC’08. – 2008. – No10-11. – P. 50-53.
3. Prokopenko N., Budyakov A., Schmalz K., Scheytt C. RF IP-blocks based on Fully differential OpAmp for Communocation Systems // Problems of Advanced Micro- and Nanoelectronic Systems Development - MES-2010. – 2010. – No 1. – P. 583-586.
4. JinKeYao, Baoyong Chi, Zhihua Wang. A 4 MHz Gm-C Filter with On-Chip Frequency Automatic Tuning // IEEE International Symposium on Circuits and Systems, 2006, ISCAS 2006. Proceedings. – P. 3814-3817.
5. Zhi-Qiang Gao, Ming-Yan Yu, Feng-Chang I.ai, Yi-Zhehg Ye. A High Q Gm-C Filter for Multi-band Wireless Applications // 8th International Conference on Solis-State and Integrated Circuit Techology, 2006. ICSICT’06. – P. 1733-1735.
6. Viera Biolkova, Zdenek Kolka, and Dalibor Biolec. Dual-Output All-Pass Filter Employing Fully-Differential Operational Amplifier and Current-Controlled Current Conveyor // EI.FCO 2011 7 th International Conference on Electrical and Electronics Engineering, 1-4 Decemder, Bursa, TURKEY. – P. 319-323
7. Manisha Gambhir, Vijay Dhanasekaran, Jose Silva-Martinez, and Edgar Sanchez-Sinencio. Low-Power Architecture and Circuit Techniques for High-Boost Wide-Band Gm-C Filters // IEEE Transations on Circuits and Systems – 1: Regular Paper. – March 2007. – Vol. 54, No. 3. – P. 458-468.
8. Prokopenko N., Budyakov A., Schmalz K., Scheytt C., Ostrovskyy P. Design of Bipolar Differential OpAmps with Unity Gain Bandwidth up to 23 GHz. Proceeding of the 4-th European Conference on Circuits and Systems for Communications – ECCSC’08. – 2008. – No. 10-11. – P. 50-53.
9. Prokopenko N., Budyakov A., Schmalz K., Scheytt C. RF IP-blocks based on Fully differential OpAmp for Communocation Systems // Problems of Advanced Micro- and Nanoelectronic Systems Development – MES-2010. – 2010. – No 1. – P. 583-586.
10. Krutchinskiy S.G., Prokopenko N.N. High-Frequency Sections of Active Filters of Mixed-Signal SoC Based on Current Amplifiers http://www.hindawi.com/journals/isrn.electronics/2012/319896/.
11. Krutchinsky S.G., Prokopenko N.N. Budyakov P.S., Butyrlagin N.V. SiGe Selective Amplifier of Microwave Range with High Asymptotic Attenuation // Proceedings 6th International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks. Tetovo, Macedonia Republic 27 – 29 May 2014. – Р. 218-221.
12. Krutchinskiy S.G., Svizev G.A., Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V. Controlled selective amplifier of microwave range // in Microwave and Telecommunication Technology (CriMiCo), 2013 23rd International Crimean Conference, September 2013. – P. 80-81. Available:
http://goo.gl/SP8peD Article number 6652617.
13. Patent RU 2523953, Int. Cl. H03F 3/00. Instrumentation amplifier with resonance amplitude-frequency characteristic / Prokopenko N.N., Krutchinskiy S.G., Svizev G.А., Budyakov P.S. – № 2013106008/08; Date of filing: 12.02.2013; Date of publication: 27.07.2014, Bull. № 21. – 9 p. (516).
14. Измерительный усилитель с управляемыми параметрами амплитудно-частотной характеристики: заявка на патент Российской Федерации, МПК H03F 3/45, H03H 11/00, H03K 5/00 / Прокопенко Н.Н., Бугакова А.В., Суворов В.В. – № 2013110169/08; заявл. 06.03.2013 (517).
15. Rakitin V.V., Integrated circuits in CMOS – transistors. Textbook. – M., 2007. – 307 p., 1967. – P. 20-23.
16. Filanovsky I.M., Ivanov V.V. Operational amplifier speed and accuracy improvement: analog circuit design with structural methodology. Kluwer Academiv Publishers, New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow, 2004. – 194 p.
17. Крутчинский С.Г. Структурный синтез аналоговых электронных схем. – Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2001. – 180 с.
18. Brackett P., Sedra A. Active compensation for high frequensy effects in op-amp circuits with applications to active RC-filters // IEEE Trans. – 1976. – Vol. CAS-23, № 2. – P. 68-72.
19. Akerberg D., Mossberg K. A versative RC building block with inherent compensation for the finite bandwidth of the amplifier // IEEE Trans. – 1974. – Vol. CAS-21. – P. 75-78.
20. Крутчинский С.Г., Старченко Е.И. Мультидифференциальные операционные усилители и прецизионная микросхемотехника // Международный научно-технический журнал “Электроника и связь”. – 2004. – № 20. – С. 37-45.

Comments are closed.