Síntesis y diseño basado en escalera de filtros CMOS de baja frecuencia basados en buffer
Autores: Jendernalik, Waldemar; Jakusz, Jacek; Blakiewicz, Grzegorz
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Síntesis y diseño basado en escalera de filtros CMOS de baja frecuencia basados en buffer
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Filtro pasa bajos de segundo orden basado en buffer
Filtros CMOS
Método de cascada
Consumo de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Los filtros CMOS basados en buffers son circuitos maximamente simplificados que contienen la menor cantidad de transistores posible. Sus aplicaciones, entre otras, incluyen sensores biomédicos de nano a microvatios que procesan señales fisiológicas de frecuencias de 0.01 Hz a aproximadamente 3 kHz. El orden de un filtro basado en buffer no es mayor a dos. Por lo tanto, para obtener filtros de orden superior, se construye una cascada de filtros de segundo orden. En este artículo, se desarrolla y presenta un método más general para la síntesis de filtros basados en buffers. El método utiliza prototipos de escalera RLC para obtener filtros de órdenes arbitrarias. Además, se proponen un conjunto de soluciones de circuito novedosas con voltaje y potencia ultra bajos. Los circuitos introducidos fueron sintetizados y simulados utilizando la tecnología CMOS de 180 nm de X-FAB. Uno de los circuitos diseñados es un filtro de paso bajo de cuarto orden que presenta: banda de paso de 100 Hz, voltaje de alimentación de 0.4 V, consumo de energía de menos de 5 nW y rango dinámico superior a 60 dB. Además, la capacitancia total del filtro propuesto (31 pF) es un 25% menor en comparación con la estructura sintetizada utilizando un método de cascada convencional (40 pF).
Descripción
Los filtros CMOS basados en buffers son circuitos maximamente simplificados que contienen la menor cantidad de transistores posible. Sus aplicaciones, entre otras, incluyen sensores biomédicos de nano a microvatios que procesan señales fisiológicas de frecuencias de 0.01 Hz a aproximadamente 3 kHz. El orden de un filtro basado en buffer no es mayor a dos. Por lo tanto, para obtener filtros de orden superior, se construye una cascada de filtros de segundo orden. En este artículo, se desarrolla y presenta un método más general para la síntesis de filtros basados en buffers. El método utiliza prototipos de escalera RLC para obtener filtros de órdenes arbitrarias. Además, se proponen un conjunto de soluciones de circuito novedosas con voltaje y potencia ultra bajos. Los circuitos introducidos fueron sintetizados y simulados utilizando la tecnología CMOS de 180 nm de X-FAB. Uno de los circuitos diseñados es un filtro de paso bajo de cuarto orden que presenta: banda de paso de 100 Hz, voltaje de alimentación de 0.4 V, consumo de energía de menos de 5 nW y rango dinámico superior a 60 dB. Además, la capacitancia total del filtro propuesto (31 pF) es un 25% menor en comparación con la estructura sintetizada utilizando un método de cascada convencional (40 pF).