Active-error feedforward technique for linearization of CMOS transconductance amplifierLinearyzacja wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS metodą aktywnego sprzężenia typu "feedforward"
Online
serialPeriodical
Zugriff:
In the paper, a novel highly linear operational transconductance amplifier (OTA) is proposed. The circuit is developed using simple differential pair transconductors and linearization technique based on an active-error feedforward concept. As a result, improved linearity of the single-input two-output OTA is obtained. SPICE simulations show that for the circuit working with a š 1.25V power supply, total harmonic distortion (THD) at 0.6Vpp is less then 0.38% in comparison to 10.0% without linearization. Moreover, the input voltage range of linear operation is increased. Power consumption of the overall circuit is 0.3mW. As an example, the linearized OTA is used to design a highly linear Gm-C filter that implements 5th order Butterworth low-pass transfer function.
W pracy przedstawiono koncepcję układową operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS o zwiększonej liniowości charakterystyk przejściowych. Proponowana struktura wzmacniacza transkonduktancyjnego opiera się na wykorzystaniu prostych transkonduktorów realizowanych za pomocą par różnicowych. Linearyzacja charakterystyki przejściowej układu następuje dzięki zastosowaniu w ścieżce „feedforward" wzmacniacza błędu. Wzmacniacz ten sterowany jest sygnałem będącym różnicą pobudzenia układu oraz sygnału wyjściowego podstawowego (nieliniowego) transkonduktora przetworzonego do postaci napięciowej. Różnica ta jest w istocie proporcjonalna do sumy składników nieliniowych w sygnale wyjściowym transkonduktora. Efekt ten warunkowany jest użyciem, jako elementu odwzoro-wującego, liniowego rezystora, który może być zrealizowany zarówno jako element dyskretny jak też monolitycznie, wewnątrz wzmacniacza operacyjnego (jest to możliwe przy zastosowaniu odpowiednich technologii, tzw. „high-resistive poly"). Sygnał wyjściowy wzmacniacza błędu zostaje następnie odjęty od sygnału wyjściowego wzmacniacza toru głównego. Przy założeniu liniowości wzmacniacza błędu powoduje to całkowite usunięcie składników nieliniowych w sygnale wyjściowym wzmacniacza głównego. W praktyce, wzmacniacz błędu realizowany jest w identycznej strukturze jak wzmaczniacz główny. Jego nieliniowość nie odgrywa jednak większej roli z uwagi na fakt, że wzmaczniacz błędu sterowany jest sygnałem, którego poziom jest znacznie niższy niż sygnał pobudzający wzmaczniacz główny. Wzmaczniacz pracujący zgodnie z opisaną wyżej koncepcją został zaprojektowany z uwzględnieniem parametrów technologii 0.35um AMS dla napięcia zasilania š1.25V. Wyniki symulacji komputerowej pokazują, że współczynnik zawartości harmonicznych (THD) dla napięcia wejściowego 0.6Vpp jest niniejszy niż 0.38% w porównaniu do 10% otrzymanych w przypadku układu nielinearyzowanego. Ponadto, układ inearyzowany wykazuje poszerzenie zakresu liniowej pracy (co należy rozumieć jako zwiększenie progu napięciowego, w którym charakterystyka przejściowa wchodzi w zakres nasycenia) w porównaniu do układu podstawowego transkonduktora. Pobór mocy układu wynosi zaledwie 0.3mW. co czyni prezentowany układ atrakcyjnym dla wielu zastosowań niskomocowych, np. w radiokomunikacji bezprzewodowej. Jako przykład, linearyzowany wzmacniacz transkonduktancyjny zastosowano do zaprojektowania filtru Gm-C implementującego maksymalnie płaską charakterystykę amplitudową 5-go rzędu. Wyniki symulacji potwierdziły, że filtr wykorzystujący wzmacniacz linearyzowany posiada znacznie lepszą liniowość niż taki sam filtr wykorzystujący podstawowy układ transkonduktora.
Titel: |
Active-error feedforward technique for linearization of CMOS transconductance amplifierLinearyzacja wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS metodą aktywnego sprzężenia typu "feedforward"
|
---|---|
Autor/in / Beteiligte Person: | Szczepański, S. ; Kozieł, S. |
Link: | |
Medientyp: | serialPeriodical |
Schlagwort: |
|
Sonstiges: |
|