Etude et conception de structures de filtrage actif radiofréquence ...

Chapitre III : Amplificateur différentiel passe-bande du 4 ème ordre faible bruit à 2 GHz
Le cœur du circuit est la combinaison des quatre inductances des résonateurs. Dans
une première étape, on utilise de simples inductances de 3 nH avec des résistances de 5 Ω
(pour une première simulation, un facteur de qualité des inductances inférieur à 8 est pris
comme hypothèse). Ce choix de valeurs est effectué afin de minimiser la surface occupée par
les inductances qui sont aux nombres de six.
La deuxième étape consiste à concevoir indépendamment les inductances, et à les
modéliser (Voir annexe IV pour l’étape d’extraction et la méthode de modélisation).
La troisième étape consiste à évaluer les facteurs de couplage entre les différentes
inductances. Dans l’annexe V, on récapitule toutes les valeurs des éléments qui composent le
circuit ainsi que toutes les valeurs des éléments qui composent le modèle.
Sur le layout, les inductances sont éloignées au maximum l’une de l’autre pour
engendrer le minimum de couplage magnétique. Les performances du circuit sont très
sensibles aux variations des valeurs de couplages faibles (d’un ordre maximal de 6x10 -3 ).
Après optimisation des l’inductances, l’un des choix les plus importants dans cette
topologie est la valeur de Rs. Augmenter cette valeur oblige a augmenter la compensation et
ainsi la consommation du circuit. Diminuer Rs oblige à augmenter la transconductance des
transistors pour conserver le facteur de couplage k et ainsi augmente le bruit. Le choix final
est Rs = 5,4 Ω avec une précision de 0,1 Ω.
Les transconductances d’entrée ne sont pas assez importantes pour obtenir le gain
nécessaire final. Deux transistors bipolaires ont donc été rajoutés en cascade à l’entrée du
filtre (une variante du montage Darlington composé d’un transistor bipolaire et d’un transistor
NMOS RF. Cette combinaison permet une forte amplification avec une impédance d’entrée
adéquate).
Lors de la réalisation du layout, des diodes de protections d’antennes on été rajoutées.
Le rôle principal de ces diodes est de protéger le circuit, principalement les transistors NMOS,
des différentes charges qui peuvent s’accumuler pendant les différentes étapes de fabrication.
Pour plus de détails, on peut se reporter à l’annexe III concernant les protections d’antennes.
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