Low power channel selection filtering for highly integrated wireless receivers

Resumen

En este trabajo de investigación, se han propuesto y aplicado nuevas técnicas de baja tensión y bajo consumo en diseño analógico para implementar varios circuitos, principalmente filtros Gm-C. La tesis está estructurada en niveles ordenados de abajo hacia arriba: técnicas básicas a nivel de dispositivo se proponen en primer lugar, seguidas por la introducción de nuevas topologías de circuitos a nivel de celda, y finalmente por la obtención de nuevos diseños a nivel de sistema. A nivel de dispositivo, la mayor contribución de este trabajo es el empleo de transistores de puerta flotante (FG: Floating-Gate) y puerta cuasi-flotante (QFG: Quasi-Floating Gate), cuyo objetivo es la reducción del consumo de potencia. Mediante su empleo se han propuesto nuevas topologías a nivel de circuito, siendo un transconductor sintonizable clase AB adaptado a los requisitos de baja tensión y bajo consumo de los sistemas de comunicaciones modernos la más importante de ellas. Este circuito utiliza como esquema de sintonía un divisor resistivo implementado con transistores MOS operando en la región de triodo. Finalmente, a nivel de sistema, se han conseguido nuevos diseños que utilizan en su implementación los circuitos propuestos. De hecho, como resultado final, se propone un filtro Butterworth Gm- C paso bajo sintonizable de orden 3 aplicable a la selección de canal en un receptor de conversión directa. A fin de mejorarlo, se han propuesto también sistemas de sintonía automática. Además, se ha implementado también un VGA que emplea el mismo circuito básico, y que presenta un ancho de banda constante para todas las ganancias. Ambos son bloques importantes en un receptor inalámbrico de conversión directa. Todos los circuitos propuestos en esta tesis han sido fabricados usando una tecnología CMOS n-well doble-poly de 0.5¿m. Además, los resultados de las medidas experimentales son presentados y analizados en cada caso para validar el funcionamiento del correspondiente diseño. Asimismo, se incluyen explicaciones teóricas y procedimientos de diseño a modo de validación del potencial de los circuitos propuestos en el campo del diseño de baja tensión y bajo consumo.