OPTIMAL LOW POWER COMPLEX FILTERS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (OPTIMAL LOW POWER COMPLEX FILTERS) OPTIMAL_LOW_POWER_COMPLEX_FILTERS_submitted_(final)1.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

المرشح من النوع متعدد الاوجه الحساس لزاوية المدخلات له أهمية خاصة على عكس المرشحات التقليدية، لانها تبعد اشارات موجات الصور المصاحبة مع الموجات الأصلية بالاضافه الى عملها الاساسي وهو التصفية. تعتبر المرشحات ذات الاوجه المتعددة واحدة من أهم التقنيات الأكثر فاعليه لتجاهل إشارات الصور في الترددات المتوسطة مثل تطبيقات البلوتوث ويتم تطوير هذه المرشحات بناء على أسس وضع التيار او الجهد وذلك اما ان يكون على أساس تحويل الجهد الى تيار أو تحويل التيار الى جهد أومكبرات التيار بشكل منهجي. العديد من المرشحات ذات الأوجه المتعددة التي سيتم عرضها في هذا التقرير تم تطويرها من خلال تصاميمها الاساسية وذلك من خلال استخدام المرشحات التي تم الحصول عليها من الدرجة الثانية وتبين أن هذه الطريقة ليست تؤدي فقط لإنجاز الدوائر الأكثر كفاءة ولكن أيضا هناك مميزات أخرى مفيدة من حيث استبعاد اشارات الصورة والخصائص الانتقائية. التحليل المفصل لمجال التردد للمرشحات المقترحة سوف تعطى وسوف يتم تحديد خصائص وتيرتها. أيضا تتحقق مكبرات الصوت المختلفة باستخدام الجيل الثاني من الناقل الحالي (CCII) لتعزيز المقارنة الموضوعية بين المرشحات على أساس تصاميم مختلفة وبالتالي تُظهر المقارنة ان التصميم الامثل من ناحيه توفير استهلاك الطاقه يتم من خلال استخدام الجيل الثاني من ناقل التيار ومن خلال استخدام مكبر التيار ايضا. لكن المقارنات الاخرى من ناحية اداء تداخل الموجات وتقلبات اشارة المرشح تظهر ميزه محتمله للمرشح ذات الاوجه المتعددة ذات تصميم مكبر التيار. من ناحيه اخرى, التحليل الشامل لتداخل الموجات وتقلبات الموجات سيتم عرضها وانه يدل بوضوح على ان المرشح ذات التصميم مكبر التيار يقدم افضل مدى ديناميكي للموجات. كمثال للتطبيق, المرشح من النوع متعدد الاوجه الحساس لزاوية المدخلات من الدرجة الرابعة على اساس تصميم مكبر التيار صمم لمستقبل البلوتوث ذات الترددات المتوسطة . ايضا, نتائج المحاكاة التي تم الحصول عليها من التكنلوجيا 0.18 μm CMOS تم التحقق من عملها الصحيح. تظهر نتائج المحاكاة أيضا أن تحقيق متطلبات الانتقائية للمواصفات بلوتوث. تم تصميم المرشح بمركز تردد 3 ميغاهيرتز وعرض النطاق الترددي 1 ميغاهيرتز. المرشح يظهر تقليل ب 43 و56 دي بي من المعوقات في 5 و6 ميغاهيرتز على التوالي . ولقد وجد ان المرشح ابدى مجموع 180 nA من الضوضاء و uA 850كأقصى حد من معالجة الإشارة. المرشح يعمل على ±1.5 V امداد الطاقة ومجموع استهلاك الطاقة هي1.3 ملي واط.

English Abstract

Active complex filters are of particular interest as they, unlike traditional filters, perform image rejection in addition to filtering. Complex filters are considered one of the most effective techniques for discarding the image signals in low intermediate frequency (IF) receivers such as Bluetooth applications. Alternatives of realizing voltage and current-mode complex filters based on transconductance, transresistance, and current amplifiers are systematically developed. Several new complex filters are presented. These designs are developed from their respective basic complex integrator which is utilized to obtained complex filters from their second-order two-integrator loop lowpass biquad. It is shown that this approach leads to not only most efficient circuit realizations but also advantageous features in terms of image rejections and selectivity characteristics. Detailed frequency domain analysis of the proposed filters is giving and their frequency characteristics are identified. Various amplifiers are realized utilizing the second generation current conveyor (CCII) to promote objective comparison between filters based on different building blocks. Consequently, the comparison shows that the optimum designs in terms of power consumptions are current-mode filters based on the second generation current conveyor and current amplifiers. But further comparisons based on noise performance and filter signal swings show potential advantage of the CA based complex filter. Comprehensive noise analysis and maximum possible signal swing calculations are provided. It demonstrates clearly that the CA based complex filter is expected to provide a better dynamic range. As an application example, a 4th-order complex filter based on the CA is designed for low-IF Bluetooth receiver. Simulation results obtained from a standard 0.18μm CMOS technology verify its proper operation. Simulation results also show that the attainment of the selectivity requirements of the Bluetooth specifications. The filter is designed with 3MHz center frequency and 1MHz bandwidth. The filter shows 43 dB and 56 dB attenuations of blockers at 5MHz and 6MHz , respectively. It is found that the filter exhibits total input referred noise of 180 nA and maximum signal swing of 850 uA. The filter operates from ±1.5V supply and consumes total power of 1.3 mW.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Zaher, Husain
Committee Members:	Al-Absi, Munir and Al-shahrani, Saad
Depositing User:	ALAMMARI F SULAIMAN (g200442180)
Date Deposited:	05 Jan 2015 08:15
Last Modified:	01 Nov 2019 15:44
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139411