Diseño de compensaciones en implementaciones de retroalimentación en modo común para amplificadores operacionales de transconductancia de tres etapas altamente lineales
Autores: Riad, Joseph; Soto-Aguilar, Sergio; Estrada-López, Johan J.; Moreira-Tamayo, Oscar; Sánchez-Sinencio, Edgar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Diseño de compensaciones en implementaciones de retroalimentación en modo común para amplificadores operacionales de transconductancia de tres etapas altamente lineales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Amplificadores diferenciales
Circuitos de realimentación en modo común
Etapas de ganancia
Topologías de CMFB
Evaluación de rendimiento
Aplicación de OTA
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Los amplificadores completamente diferenciales requieren el uso de circuitos de realimentación de modo común (CMFB) para ajustar correctamente el punto de operación del amplificador. Debido a las tendencias de escalado en la tecnología CMOS, los amplificadores modernos cada vez dependen más de la cascada de más de dos etapas para lograr suficiente ganancia. Con múltiples etapas de ganancia, son posibles diferentes topologías para implementar CMFB, ya sea utilizando un solo lazo CMFB o varios. Sin embargo, el impacto en el rendimiento de cada enfoque de CMFB rara vez ha sido estudiado en la literatura. El objetivo de este trabajo es guiar la elección de la topología de implementación de CMFB evaluando el rendimiento en términos de estabilidad, linealidad, ruido y rechazo de modo común. Presentamos un análisis teórico detallado, comparando el rendimiento relativo de dos configuraciones de CMFB para topologías de OTA de 3 etapas de manera agnóstica a la implementación. Nuestro análisis es luego corroborado a través de un estudio de caso con resultados completos de simulación comparando las dos topologías a nivel de transistor y confirmando la intuición teórica. Se utiliza un filtro activo-RC como ejemplo de una aplicación de OTA de alta linealidad, destacando una mejora de 6 dB en la implementación de múltiples lazos con respecto al caso de un solo lazo.
Descripción
Los amplificadores completamente diferenciales requieren el uso de circuitos de realimentación de modo común (CMFB) para ajustar correctamente el punto de operación del amplificador. Debido a las tendencias de escalado en la tecnología CMOS, los amplificadores modernos cada vez dependen más de la cascada de más de dos etapas para lograr suficiente ganancia. Con múltiples etapas de ganancia, son posibles diferentes topologías para implementar CMFB, ya sea utilizando un solo lazo CMFB o varios. Sin embargo, el impacto en el rendimiento de cada enfoque de CMFB rara vez ha sido estudiado en la literatura. El objetivo de este trabajo es guiar la elección de la topología de implementación de CMFB evaluando el rendimiento en términos de estabilidad, linealidad, ruido y rechazo de modo común. Presentamos un análisis teórico detallado, comparando el rendimiento relativo de dos configuraciones de CMFB para topologías de OTA de 3 etapas de manera agnóstica a la implementación. Nuestro análisis es luego corroborado a través de un estudio de caso con resultados completos de simulación comparando las dos topologías a nivel de transistor y confirmando la intuición teórica. Se utiliza un filtro activo-RC como ejemplo de una aplicación de OTA de alta linealidad, destacando una mejora de 6 dB en la implementación de múltiples lazos con respecto al caso de un solo lazo.