III. Gm-C Filtering - Epublications - Université de Limoges

étudiée. Il s’avère que la linéarité est fortement dégradée dès que la fréquence augmente. Cela
est dû à l’utilisation de plus faibles capacités dans les bancs de capacités permettant l’accord
en fréquences. En effet, les capacités non-linéaires des commutateurs deviennent alors de
moins en moins négligeables en comparaison de la capacité utile. De plus, un facteur de
qualité de 4 en UHF ne permet la réjection des canaux adjacent que d’1dB maximum. Enfin,
une sélectivité plus importante est requise en UHF mais cela mènerait à l’augmentation du NF
du filtre.
Pour dépasser les limitations des filtres Gm-C dues au signal passant dans le gyrateur,
des structures à amplificateurs opérationnels ont été investiguées. L’objectif est de profiter du
fort gain de boucle et d’un certain filtrage, grâce au réseau RC, au nœud qui correspond à
l’entrée du composant actif. Ainsi on a recherché à designer un filtre fortement linéaire tout
en ne compromettant pas le bruit.
Cependant les filtres RC sont plus sélectifs à fort gain. Parmi les structures proposées
par la littérature, la topologie de Rauch en rétroaction positive présente la meilleure sélectivité
pour un gain donné. Sa sensibilité à la valeur des composants passifs est aussi réduite
comparée à d’autres structures. Par ailleurs, il a été choisi de limiter à 10dB le gain du filtre,
ce qui correspond à un facteur de qualité de 3 en optimisant le dimensionnement du filtre de
Rauch. En effet, si le gain du filtre RF était trop important, cela résulterait en de très fortes
contraintes de bruit sur l’amplificateur faible bruit situé en amont.
Le filtre de Rauch est stable à condition d’avoir un gain d’amplificateur de tension
supérieur à une valeur critique. Cette structure n’est donc a priori pas utilisable ainsi car avec
un produit gain – bande passante finie, cette condition n’est plus réalisée. Cependant, une
solution originale a été proposée dans ce manuscrit, basée sur un amplificateur non-inverseur
pour réaliser le gain en tension. Cette solution innovante empêche le gain en tension ainsi créé
de tomber dans la zone d’instabilité. Le filtre a été implémenté en BiCMOS 0.25µm, car le
CMOS 65nm ne permet pas d’obtenir un gain d’amplificateur opérationnel assez élevé. Des
marges de stabilité ont par ailleurs été prises pour assurer la robustesse du circuit. Le test-chip
a ensuite été mesuré au laboratoire.
Les mesures montrent un accord parfait avec les simulations post-layout. Comme
spécifié, on obtient un facteur de qualité de 3 pour 10dB de gain sur la bande 45 – 240MHz.
Le NF du filtre est de 15dB alors que l’IIP3 est compris entre 19 et 9dBm. La bande d’accord
est limitée à 240MHz car la chute de gain de l’amplificateur opérationnel implique une forte
dégradation de la linéarité pour des fréquences plus élevées. Comme pour le Gm-C, la
sélectivité à plus haute fréquence est trop limitée pour envisager l’élargissement de la bande
d’accord.
Ainsi, deux types de filtres ont été proposés pour obtenir une intégration totale de la
fonction de filtrage RF d’un récepteur TV. Les résultats obtenus permettent d’envisager
l’intégration totale du récepteur TV sur silicium sur au moins les deux premières octaves.
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