Entwurf aktiver zeitkontinuierlicher Filter in BICMOS-Technologie

Inhaltsangabe:Einleitung:

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Entwurf von aktiven, zeitkontinuierlichen Filtern in BiCMOS-Technologie.

Nach der theoretischen Betrachtung des Filterentwurfs ist ein Bandpass-Referenzfilter für die Datenkommunikation zu entwerfen und anschließend in eine aktive Struktur, basierend auf linearisierten Transkonduktanzen (Gm-C), umzusetzen.

Ein Filter 2. Ordnung mit einer Mittenfrequenz von 1,5 MHz und einer Bandbreite von 150 kHz soll den Ansprüchen an die Selektion und an das Signal-Rausch-Verhältnis genügen.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:

1.Einleitung10

1.1Zielstellung10

1.2Der Begriff des Filters / Filtersynthese10

1.3Einteilungs- und Realisierungsmöglichkeiten11

2.Einige theoretische Grundlagen14

2.1Normierung / Entnormierung14

2.2Übertragungsfunktion17

2.3Bodediagramm22

2.4Pole, Nullstellen, PN-Schema24

2.4.1Allgemeines24

2.4.2Bedeutung der Lage von Pol- und Nullstellen26

2.5Realisierbarkeits- und Stabilitätskriterien30

2.6Filterentwurf - allgemein31

2.6.1Entwurf passiver Filter (RLC)31

2.6.1.1Dämpfungstoleranzschema31

2.6.1.2Tiefpaßentwurf33

2.6.1.3Bandpaßentwurf36

2.6.1.3.1Tiefpaß-Bandpaß-Transformation36

2.6.1.3.2Seriell-Parallel-Wandlung37

2.6.2Realisierung aktiver Filterstrukturen38

2.6.2.1Die Referenzfiltermethode38

2.6.2.2Der Gyrator / Transkonduktanzen38

2.6.2.2.1Wirkungsweise und prinzipieller Aufbau des Gyrators38

2.6.2.2.2Simulation von Induktivitäten40

2.6.2.2.3Prinzip des Steilheitsverstärkers (Transkonduktanz)42

3.Filtersynthese44

3.1Das RLC-Referenzfilter44

3.2Das RC-Gyrator-Filter45

3.3Das Transkonduktanz-C-Filter46

3.3.1Filterstruktur46

3.3.2Der Transkonduktanzverstärker49

3.3.2.1Prinzip49

3.3.2.2Linearisierung51

3.3.2.3Negative Impedance Converter (NIC)54

3.3.2.4Biasing56

3.3.2.5Die komplette Schaltung58

3.3.2.5.1Baugruppen58

3.3.2.5.2Simulation59

3.3.3Simulation des Bandpaßfilters64

3.3.3.1Verwendung von idealen BIAS-Quellen64

3.3.3.2Simulation mit realen BIAS-Quellen66

4.Schlußbemerkungen / Fazit70