Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

High-Order Temporal Moving Average Filter Using Actively-Weighted Charge Sampling

능동-가중치 전하 샘플링을 이용한 고차 시간상 이동평균 필터

  • 신수환 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ;
  • 조용호 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ;
  • 조성훈 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ;
  • 유형준 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과)
  • Received : 2011.11.27
  • Accepted : 2012.02.15
  • Published : 2012.02.25
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Abstract

A discrete-time(DT) filter with high-order temporal moving average(TMA) using actively-weighted charge sampling is proposed in this paper. To obtain different weight of sampled charge, the variable transconductance OTA is used prior to charge sampler, and the ratio of charge can be effectively weighted by switching the control transistors in the OTA. As a result, high-order TMA operation can be possible by actively-weighted charge sampling. In addition, the transconductance generated by the OTA is relatively accurate and stable by using the size ratio of the control transistors. The high-order TMA filter has small size, increased voltage gain, and low parasitic effects due to the small amount of switches and sampling capacitors. It is implemented in the TSMC $0.18-{\mu}m$ CMOS process by TMA-$2^2$. The simulated voltage gain is about 16.7 dB, and P1dB and IIP3 are -32.5 dBm and -23.7 dBm, respectively. DC current consumption is about 9.7 mA.

본 논문에서는 능동-가중치 전하 샘플링을 이용하는 고차의 시간상 이동평균 필터가 제안된다. 샘플링되는 전하의 비율을 바꾸기 위해서 가변 트랜스컨덕턴스 증폭기(variable transconductance OTA)가 전하 샘플러 앞단에 사용되며, 전하의 비율은 OTA의 제어 트랜지스터들을 스위칭하여 효과적으로 변하게 된다. 그 결과, 능동-가중치 샘플링을 이용하는 고차의 시간상 이동평균 연산이 가능해진다. 또한, OTA의 트랜스컨덕턴스는 제어 트랜지스터들의 크기를 통해 비율이 조절되므로 비교적 정확하며 공정 변화에 안정적이다. 고차의 시간상 이동평균 필터는 소수의 스위치와 샘플링 커패시터를 사용하므로 작은 크기와 높은 전압 이득을 가지며 기생 성분의 발생을 줄일 수 있다. 제안된 고차의 시간상 이동평균은 2차-2입력 시간상 이동평균 (TMA-$2^2$) 필터로 TSMC $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 구현되었다. 설계된 필터의 전압 이득은 약 16.7 dB이며 P1dB와 IIP3는 각각 -32.5 dBm과 -23.7 dBm으로 시뮬레이션된다. 출력 버퍼를 포함한 전체 직류 전류 소모는 약 9.7 mA이다.

Keywords

References

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