8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique 10 au 12 mai 2005, Paris

1. Nouvelle Topologie de Filtre Récursif Différentiel Passe-Bande sur Silicium Accordable Autour de 2 GHz S. DARFEUILLE1, B. BARELAUD1, L. BILLONNET1, B. JARRY1, H. MARIE2, P. GAMAND2 1 IRCOM, UMR CNRS 6615, Université de Limoges 2 PHILIPS Competence Center for RF Technology, Caen 8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique 10 au 12 mai 2005, Paris

2. Intérêt du filtrage actif analogique • Intégration possible avec les autres fonctions des transceivers • solution compacte et faible coût • Réduction du nombre d’interconnexions • Accord en gain et / ou en fréquence centrale • Réduction du nombre de circuits dans les systèmes multistandards • Utilisation possible avec des topologies de contrôle automatique

3. Plan de l’exposé • Approche théorique des filtres récursifs • Implémentation d’une cellule récursive élémentaire • Implémentation du circuit complet • Résultats de simulation

4. Plan de l’exposé • Approche théorique des filtres récursifs • Implémentation d’une cellule récursive élémentaire • Implémentation du circuit complet • Résultats de simulation

5. N boucles de rétroaction 1+N termes au dénominateur Filtres récursifs - Cas général

6. Filtre récursif - Etages en cascade Par rapport à une implémentation classique, 2 étages suffisent à réaliser un filtre d’ordre 2 ou 3. • Cas où t1  t2 : • Cas où t1 = t2 = t :

7. Plan de l’exposé • Approche théorique des filtres récursifs • Implémentation d’une cellule récursive élémentaire • Implémentation du circuit complet • Résultats de simulation

8. Implémentation d’un étage • Chaque étage est composé de : • 1 sommateur différentiel • 1 retard différentiel

9. Amplificateur différentiel cascode + amplificateur différentiel partageant des polarisations et sorties communes Contrôle de la sélectivité avec un miroir de courant Implémentation du sommateur

10. Structure passive Déphasage de 180° Contrôle de la fréquence centrale avec des diodes varactors Implémentation du retard

11. Plan de l’exposé • Approche théorique des filtres récursifs • Implémentation d’une cellule récursive élémentaire • Implémentation du circuit complet • Résultats de simulation

12. Filtre complet • La structure complète est composée de : • 2 étages de filtre en cascade • 1 buffer de sortie

13. Implémentation du buffer de sortie • Amplificateur différentiel cascode • Contrôle du gain avec une source de courant PMOS

14. Layout Dimensions : 1.30 X 1.05 mm²

15. Layout - Etage 1 Etage 1

16. Layout - Etage 2 Etage 2

17. Layout - Buffer de sortie Buffer

18. Plan de l’exposé • Approche théorique des filtres récursifs • Implémentation d’une cellule récursive élémentaire • Implémentation du circuit complet • Résultats de simulation

19. Technique des Modes Mixtes (1) Ondes de puissance en mode Différentiel :Commun :

20. Technique des Modes Mixtes (2) • Les paramètres SDDij, SDCij, SCDij et SCCijs ’expriment en fonction des paramètres S classiques • Cette technique caractérise totalement le dispositif et n’utilise aucune approximation • On définit le taux de réjection du mode commun par

21. Sdd21 avec t1 = t2 (Filtre d’ordre 2) D f = 60 MHz 1.7 < f0 < 2.4 GHz G = 15 dB

22. Sdd21 avec t1t2 (Filtre d’ordre 3) D f = 100 MHz G = 15 dB Ondulation < 0.3 dB

23. Adaptation Entre 1.7 et 2.4 GHz : S11 < -9.5 dB S22 < -14.5 dB

24. Modes mixtes - Bruit - Linéarité • CMRR > 45 dB @ f0 • Tous les SDCij et SCDij < - 40 dB • 3.6 < NF < 5.5 dB selon la valeur de f0 • - 36 < P-1dB < - 26 dBm • 35 < consommation < 50 mW avec Vcc = 2.7V

25. Conclusion • Gain de 15 dB avec une bande passante de 60 MHz entre 1.7 et 2.4 GHz • consommation inférieure à 50 mW • Figure de bruit inférieure à 5.5 dB • Output referred P-1dB supérieur à -36 dBm • Surface de la puce : 1.365 mm2 • Bonne réjection du mode commun et des modes de conversion

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