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

Résumé :
La présente thèse étudie les limitations et les opportunités résultant de l’utilisation de
circuits purement actifs comme alternative aux circuits passifs classiques pour la réalisation
d’un filtrage RF pour récepteur TV. Ce filtrage RF doit être accordable en fréquence, sélectif
et à hautes performances en termes de bruit et de linéarité. Après étude de l’état de l’art, deux
structures de filtres ont été étudiées plus en détails et simulées, sur une topologie passe bande
du second ordre qui est celle qui répond le mieux à nos spécifications. Les filtres Gm-C
proposés ont des performances intéressantes mais limitées car le gyrateur dégrade le signal
RF. Un filtre de Rauch est proposé par ailleurs avec le but de créer un filtre hautement linéaire
pour augmenter la dynamique. Une rétroaction originale permet l’utilisation de ce filtre avec
un bon compromis sélectivité – amplification, ainsi que de très bonnes performances RF. Ce
filtre a été réalisé sur silicium et mesuré en laboratoire, menant à une très bonne corrélation
des résultats. Enfin, les deux structures proposées ont été comparées à l’état de l’art de la
littérature grâce à une figure de mérite. Une perspective intéressante à ce travail est également
introduite à travers les filtres N-path, qui fournissent des résultats encourageants mais qui
nécessitent un remaniement de l’architecture du récepteur TV.
Mots clés : Filtre actif, Filtre Gm-C, Filtre de Rauch, Filtre accordable en fréquence, Linéarisation de
Transconducteurs, CMOS 65nm, BiCMOS 0,25µm, Récepteurs TV.
Abstract :
Limitations & Opportunities of Active Circuits for the Realization of a High
Performance Frequency Tunable RF Selectivity for TV Tuners
The present manuscript studies the limitations and the opportunities resulting in using
fully-active circuits as an alternative to classical passive solutions for the realization of an RF
filtering for TV tuners. This RF filtering has to be frequency tunable, selective and high
performances in terms of noise and linearity. After the study of the state-of-the-art, two
structures of filter are studied in details and simulated on a second order bandpass topology
which best fulfills the required specifications. Proposed Gm-C filters have interesting
performances but are limited by the gyrator which is the main source of degradation of the RF
signal in this structure. A Rauch filter is also proposed with the purpose of designing a highly
linear filter to increase the dynamic range. An original feedback allows using this filter with a
good selectivity – gain trade-off, as well as high RF performances. This filter has been
integrated on silicon and measured in laboratory, leading to perfect agreement with
simulations. Proposed Gm-C and Rauch structures are compared to state-of-the-art results
from the literature by means of an innovative figure-of-merit. An interesting perspective to
this work is proposed though the study of N-path filters which exhibit encouraging results but
may require important changes in the TV tuner architecture to be used at full potential.
Keywords : Active filter, Gm-C filter, Rauch filter, Frequency Tunable filter, Transconductor
linearization, 65nm CMOS, 0.25µm BiCMOS, TV tuners.