2 ghz automatically tuned q-enhanced cmos bandpass filter

8/13/2019 2 GHz Automatically Tuned Q-Enhanced CMOS Bandpass Filter

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2 GHz A u t o m a t i c a l l y T u n e d Q - E n h a n c e d CMOS B a n d p a s s F i l t e rJ o s h u a K . N a k a s k a * t a n d J a m e s W . H a s l e t t * t* R F I C R e s e a r c h G r o u p , D e p a r t m e n t o f E l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r E n g i n e e r i n g ,U n i v e r s i t y o f C a l g a r y , C a l g a r y , A l b e r t a , C a n a d a T2N 1 N 4 , E m a i l : h a s l e t t @ e n e l . u c a l g a r y . c at T R L a b s , C a l g a r y , A l b e r t a , C a n a d a T2E 8X2

A b s t r a c t - An a u t o m a t i c a l l y t u n e d 2GHz 0 . 1 8 u m CMOS3 - s t a g e RF f i l t e r i s p r e s e n t e d . Th e b a n d p a s s f i l t e r a c h i e v e sc e n t e r f r e q u e n c y t u n i n g w h i l e m a i n t a i n i n g a r e l a t i v e l y f i a tp a s s b a n d . Q - e n h a n c e d r e so n a t o r s a l l o w f o r more t h a n 2 8 d Bo f i n s e r t i o n l o s s c o m p e n s a t i o n i n t h e f i l t e r r e s p o n s e . M e a -s u r e d r e s u l t s s h o w t h a t t h e f i l t e r i s t u n a b l e i n f r e q u e n c yb y 3 2 . 5 , h a s a 1 4 . 7 d B n o i s e f i g u r e , a - 3 . 9 d B m 1 d B i n p u tc o m p r e s s i o n p o i n t , a + 5 . l d B m 1 1 P 3 i n t e r c e p t , a n d c o n s u m e s2lmA f r o m a 1 . 8 V s u p p l y . A u t o m a t i c t u n i n g o f t h e m u l t i -s t a g e f i l t e r i s p er f o r m e d b y o v e r - e n h a n c i n g e a c h s t a g e o ft h e f i l t e r u n t i l o s c i l l a t i o n o c c u r s t o s e t r e s o n a n t f r e q u e n c ya n d t h e n b a c k i n g o f f t h e e n h a n c e m e n t u s i n g a p a s s i v e Qt u n i n g m e t h o d , w h i c h d o e s n o t e f f e c t t h e r e s o n a n t f r e q u e n c y .A u t o m a t i c f r e q u e n c y a n d q u a l i t y f a c t o r t u n i n g c o n t r o l w e r ep e r f o r m e d u s i n g d i g i t a l l o g i c s y n t h e s i z e d i n a n FPGA.T h e h a r d w a r e i n - s i t u a u t o m a t i c t u n i n g o f t h e m u l t i - p o l ei n t e g r a t e d f i l t e r e l i m i n a t e s t h e n e e d f o r a r e p l i c a f i l t e r .I n d e x Terms- T u n a b l e f i l t e r , a c t i v e f i l t e r .I . INTRODUCTION

RF f i l t e r s a r e u s e f u l i n t r a n s c e i v e r a r c h i t e c t u r e s w h e r eb a n d s e l e c t i o n o r i m a g e - r e j e c t i o n i s d e s i r e d . I n t e g r a t i n gb a n d p a s s f i l t e r s a t l o w GHz f r e q u e n c i e s i s c h a l l e n g i n g d u et o l o w q u a l i t y f a c t o r ( Q ) p a s s i v e c o m p o n e n t s w h i c h l e a d st o s u b s t a n t i a l i n s e r t i o n l o s s i n m o s t s t a n d a r d t e c h n o l o g i e s .S i g n i f i c a n t r e s e a r c h h a s f o c u s s e d o n d e v e l o p i n g a n a c -t i v e c i r c u i t b a s e d f i l t e r s o l u t i o n w i t h a c c e p t a b l e i n s e r t i o nl o s s a n d d i s t o r t i o n . T h e a c t i v e c i r c u i t s o l u t i o n s a t t e m p tt o c o m p e n s a t e ( a n d i n s o m e c a s e s c o m p l e t e l y c a n c e l )t h e s e r i e s r e s i s t i v e l o s s o f i n d u c t o r s a n d / o r t r a n s f o r m e r s .A c o m pr e h en si v e c o m p a r i s o n o f r e c e n t l y p u b l i s h e d Q -e n h a n c e d f i l t e r s i s p r e s e n t e d i n [ 1 ] .A n o v e l Q - e n h a n c e d p a r a l l e l r e s o n a n t L C - t a n k w a s

p r o p o s e d a n d t h e o r e t i c a l l y d e s c r i b e d p r e v i o u s l y i n [ 2 ] f o ru s e i n t u n a b l e f i l t e r a p p l i c a t i o n s b y t h e a u t h o r s ( F i g . 1 ) .T h e r e s o n a t o r i s i n d e p e n d e n t l y t u n a b l e w i t h r e s p e c t t or e s o n a n t f r e q u e n c y a n d q u a l i t y f a c t o r .I n t h e c i r c u i t s h o w n i n F i g . 1 , V g l s e t s t h e b i a sp o i n t f o r t h e Q - e n h a n c e m e n t f o r t h e r e s o n a t o r . I n c r e a s i n gVg 1 p r o v i d e s a c o a r s e i n c r e a s e i n Q - e n h a n c e m e n t a n d as i g n i f i c a n t s h i f t i n r e s o n a n t f r e q u e n c y .V a r a c t o r s w e r e u s e d t o p r o v i d e t u n a b i l i t y t h r o u g h o u t t h er e s o n a t o r : i ) f o r f r e q u e n c y i n t h e Q - e n h a n c e d r e s o n a t o r( C p , C s ) a n d i i ) f o r p a s s i v e Q - t u n i n g ( C q f ) . U s i n g v a r a c -t o r s i n e a c h o f t h e r e s o n a t o r s d e c r e a s e s t h e s t a r t i n g Q o ft h e L C - t a n k . D e c r e a s i n g C s p r o v i d e s a l a r g e u p w a r d s s h i f to f t h e r e s o n a n t f r e q u e n c y a n d d e c r e a s i n g C p p r o v i d e s a

VD D

M1l1 M2M M4

F i g . 1 . N o v e l Q - E n h a n c e d R e s o n a t o r

s m a l l u p w a r d s s h i f t o f t h e r e s o n a n t f r e q u e n c y . D e c r e a s i n gC q f i n c r e a s e s t h e e f f e c t i v e Q as s e e n a t t h e d i f f e r e n t i a li n p u t o f t h e r e s o n a t o r w i t h o u t s i g n i f i c a n t f r e q u e n c y s h i f t .

n t h i s paper, we d e s c r i b e t h e i m p l e m e n t a t i o n o f t h e newr e s o n a t o r a n d i t s a p p l i c a t i o n s i n t h e d e s i g n a n d f a b r i c a t i o no f a 3 - s t a g e b a n d p a s s f i l t e r ( S e c . 1 1 , 1 1 1 ) . An a u t o m a t i ct u n i n g s c h e m e w h i c h p r o v i d e s i n - s i t u t u n i n g o f t h e f i l t e rr e s p o n s e was i m p l e m e n t e d u s i n g a n FPGA t o d e m o n s t r a t et h e s u i t a b i l i t y o f t h e new r e s o n a t o r f o r a u t o m a t i c t u n i n g ,e l i m i n a t i n g t h e n e e d f o r a r e p l i c a f i l t e r ( S e c . I V ) .

II . F I L T E R DESIGNA t h r e e - s t a g e s e r i e s - c o u p l e d s h u n t r e s o n a t o r f i l t e r pr o -

t o t y p e was d e s i g n e d t o o p e r a t e b e y o n d 2GHz ( F i g . 2 ) .L C - t a n k s T a n k ] a n d T a n k 3 s h o w n i n F i g . 2 are i d e n t i c a la n d ar e b i a s e d e x a c t l y t h e s a m e . L C - t a n k T a n k 2 u t i l i z e dt h e same t r a n s f o r m e r as u s e d i n t h e o t h e r L C - t a n k s b u tt h e v a r a c t o r s were g e n e r a l l y b i a s e d d i f f e r e n t l y t h a n t h ee n d r e s o n a t o r s t o a c h i e v e t h e r e q u i r e d f i l t e r response.

S e r i e s c o u p l i n g c a p a c i t o r s ( C s ] a n d C s 2 i n F i g . 2 )were i m p l e m e n t e d u t l i z i n g two c a p a c i t o r s i n s e r i e s , o n eo f w h i c h was a h i g h q u a l i t y MIM c a p a c i t o r a n d t h eo t h e r was a v a r a c t o r . T h e b o t t o m p l a t e o f t h e MIM wasc o n n e c t e d t o t h e i n p u t o f t h e v a r a c t o r . T h i s a l l o w e d f o r amuch g r e a t e r e f f e c t i v e c o m b i n e d q u a l i t y f a c t o r f o r C s ]a n d C s 2 - a t t h e c o s t o f d ec r ea s e d f i l t e r t u n i n g range.A l s o , f r o m t h e i n p u t o f t h e f i l t e r t o t h e o u t p u t , e a c h s e r i e sc a p a c i t a n c e h a d i ) f i r s t t h e MIM c a p a c i t o r a n d , i i ) s e c o n dt h e v a r a c t o r . T h i s non-symmetry i m p r o v e s t h e t r a n s m i s s i o nc o e f f i c e n t o f t h e s i g n a l f r o m t h e i n p u t p o r t t o t h e o u t p u tp o r t ( S 2 1 ) ( P o r t a n d P o r t 2 i n F i g . 2 ) w h i l e r e d u c i n gt h e t r a n s m i s s i o n c o e f f i c i e n t i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n ( S 1 2 )

1 - 4 2 4 4 - 0 6 8 8 - 9 / 0 7 / 2 0 . 0 0 C 2 0 0 7 I E E E 1 5 9 9


2/4

C s l : 0 . 7 - 1 . 4 p F C s 2 : 0 . 4 - 0 . 6 p FF i g . 2 . 3 - S t a g e D i f f e r e n t i a l B a n d p a s s F i l t e r w i t h Q - E n h a n c e d R e s o n a t o r s

I Ir - D r , G Dr i G Dr Dr i r r1.4mmA -

GSGG I

GSGG

G DC DC G DC DC G DC DC GF i g . 3 . M i c r o p h o t o g r a p h o f t h e 3 - S t a g e F i l t e r

w i t h o u t a f f e c t i n g t h e l o a d i n g o n a n y o f t h e r e s o n a t o r s . T h i st e c h n i q u e i s a c c e p t a b l e f o r f i l t e r a p p l i c a t i o n s w h i c h o n l yr e q u i r e a s i n g l e t r a n s m i s s i o n d i r e c t i o n . I n t r o d u c i n g t h i sm i n o r a s y m m e t r y i n t h e t r a n s m i s s i o n r e s p o n s e i s u s e f u l a sl e s s Q - e n h a n c e m e n t i s r e q u i r e d t o o b t a i n O d B o f i n s e r t i o nl o s s .

I I I . F I L T E R MEASUREMENTST h e f i l t e r w a s f a b r i c a t e d i n 0 . 1 8 u m CMOS a n d c o n -s u m e d 2 . 8 m m 2 o f s i l i c o n ( F i g . 3 ) . T h e f i l t e r w a s d e s i g n e dt o b e c o m p a t i b l e w i t h t w o d u a l RF G - S - G - S - G w a f e r

p r o b e s a n d t w o 1 0 f i n g e r D C w a f e r p r o b e s . F l a t p a s s b a n df r e q u e n c y t u n i n g o f t h e f i l t e r w a s d e m o n s t r a t e d u s i n g m a n -u a l t u n i n g ( F i g . 4 ) . I n F i g . 4 t h e f l a t n e s s o f t h e p a s s b a n da n d a s y m m e t r y o f t h e f i l t e r r e s p o n s e ( a s d e s i g n e d ) c a n b ec l e a r l y s e e n . T h e m e a s u r e d S l l a t t h e i n p u t i s s h o w n i nF i g . 4 .M e a s u r e d l i n e a r i t y a n d n o i s e p e r f o r m a n c e w e r e g o o df o r a n a c t i v e f i l t e r a n d m a t c h e d s i m u l a t i o n r e s u l t s w e l l .

_- -v

._ vC t

2 . 0 2 . 5F r e q u i e n c y ( G H z ) 3 5 .F i g . 4 . F i l t e r F r e q u e n c y R e sp o ns e M ea s u r e m e nt

A t 2 GHz t h e d e s i g n y i e l d e d t h e f o l l o w i n g m e a s u r e m e n t s :a - 3 . 9 d B 1 d B c o m p r e s s i o n p o i n t , a + 5 . l d B m t h i r d o r d e ri n t e r c e p t p o i n t c o m p a r e d t o + 5 . 5 d B m i n s i m u l a t i o n , a n da n a v e r a g e i n - b a n d n o i s e f i g u r e o f 1 4 . 7 d B .

I V . AUTOMATIC TUNINGA u t o m a t i c t u n i n g r e q u i r e s t u n a b i l i t y o f t h e f i l t e r c e n t e r

f r e q u e n c y a n d t h e e f f e c t i v e q u a l i t y f a c t o r o f e a c h a c t i v er e s o n a t o r . F i g . 5 s h o w s t h a t t h e p a s s i v e Q - t u n i n g m e t h o di s c a p a b l e o f v a r y i n g t h e i n s e r t i o n l o s s o f t h e f i l t e r r e s p o n s eb y 8 d B ( b y v a r y i n g C q f i n F i g . 2 ) a n d t h a t t h e t o t a lc o m p e n s a t i o n i s m o r e t h a n 2 8 d B c o m p a r e d t o t h e p r o p e r l yb i a s e d b u t o t h e r w i s e u n e n h a n c e d f i l t e r r e s p o n s e .

E a c h r e s o n a t o r i n t h e f i l t e r c a n b e t u n e d f r o m 1 . 8 G H zt o 2 . 5 G H z - t h e e n d r e s o n a t o r s l i m i t t h e t u n i n g r a n g e a st h e y a r e m o r e h e a v i l y l o a d e d t h a n t h e c e n t e r r e s o n a t o r .

n [ 3 ] a n a u t o m a t i c t u n i n g m e t h o d w a s d em o ns t r a t e df o r a s i n g l e s t a g e r e s o n a t o r f i l t e r . T h i s w o r k u t i l i z e s as i m i l a r m e t h o d t o t h a t d e s c r i b e d i n [ 3 ] b u t i m p l e m e n t st h e m e t h o d f o r a m u l t i - s t a g e f i l t e r a n d u t i l i z e s t h e ne wQ - e n h a n c e d L C - t a n k c i r c u i t t h e o r e t i c a l l y d e s c r i b e d i n [ 2 ] .

1 6 0 0


3/4

F i g . 6 . A u t o m a t i c T u n i n g S y s t e m

8 .

Q - E n h a n c e d F i l t e r R e s p o n s e( a c t i v e a n d p a s s i v e Q - t u n i n g s e t f o r 0 - d B i n s e r t i o n l o s s )

e l o - E n h a n c e d F i l t e r+ 1 d B R e s p o n s e w i t h

.. ... Da s i v - t u i n i n a is e t f o r m i n i m u mr e s o n a t o r Q( a c t i v e Q - t u n i n gr e m a i n i n g s e t f o r0 - d B i n s e r t i o n l o s s )

1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0F r e q u e n c y ( G H z )F i g . 5 . M e a s u r e d F i l t e r R e s p o n s e w i t h Q - T u n i n g - a c t i v e Q - t u n i n g i sh e l d c o n s t a n t w h i l e p a s s i v e Q - t u n i n g i s v a r i e d f o r t h e t o p t w o c u r v e s

T h e i m p l e m e n t e d t u n i n g a l g o r i t h m s t a r t s b y s e t t i n g t h ec e n t e r r e s o n a t o r Q t o i n i t i a t e o s c i l l a t i o n a n d s u b s e q u e n t l yt u n i n g t h e c e n t e r r e s o n a t o r t o t h e c o r r e c t f r e q u e n c y , a n dt h e n r e d u c i n g t h e Q u s i n g t h e p a s s i v e m e t h o d u n t i l o s c i l -l a t i o n s t o p s . T h e n t h e e n d r e s o n a t o r s a r e s e t t o o s c i l l a t i o na n d t u n e d t o t h e c o r r e c t f r e q u e n c y , a n d t h e n t h e Q -e n h a n c e m e n t i s r e d u c e d u s i n g t h e p a s s i v e m e t h o d u n t i lo s c i l l a t i o n t e r m i n a t e s . A t t h i s p o i n t t h e d e s i r e d f r e q u e n c yr e s p o n s e i s a c h i e v e d .A s i m p l i f i e d f l o w c h a r t o f t h e s y n t h e s i z e d t u n i n g a l g o -r i t h m f o r a s i n g l e r e s o n a t o r i s s h o w n i n F i g . 7 . L o o p 1i n t h e f l o w c h a r t i s t h e f r e q u e n c y t u n i n g s t a g e f o r e a c hr e s o n a t o r a n d L o o p 2 i s t h e l o o p i n w h i c h t h e e n h a n c e m e n ti s r e d u c e d u n t i l o s c i l l a t i o n s s t o p . L o o p s 3 A - 3 B a n d 3 A - 3 Ca r e o n l y u s e d i f t h e p r e - s e l e c t e d s t a r t i n g b i a s p o i n t f o r t h e

a l g o r i t h m d o e s n o t p r o d u c e o s c i l l a t i o n .T h e f i n a l s y s t e m was b u i l t u s i n g t h e h a r d w a r e c o m p o -n e n t s a s s h o w n i n F i g . 6 . T h e d i g i t a l l o g i c was s y n t h e s i z e di n t o a r a p i d p r o t o t y p i n g FPGA b o a r d - o n l y s i m p l e l o g i cg a t e s w i t h no m i c r o p r o c e s s o r s o r p r o p r i e t a r y h a r d w a r es p e c i f i c a l g o r i t h m s were u t i l i z e d .T h e s i n g l e - e n d e d i n p u t s i g n a l i s a p p l i e d t o t h e s y s t e m a tt h e w a f e r p r o b e t i p - f r o m P o r t 1 o f t h e n e t w o r k a n a l y z e rf o r t e s t i n g p u r p o s e s a s s h o w n i n F i g . 6 . P o r t 2 o f t h en e t w o r k a n a l y z e r r e p r e s e n t s t h e s y s t e m o u t p u t . F o r t e s t i n gp u r p o s e s a s p e c t r u m a n a l y z e r was a l s o u s e d t o v e r i f yc o r r e c t o p e r a t i o n . T h e s w i t c h e s a t t h e p o r t s o f t h e n e t w o r ka n d s p e c t r u m a n a l y z e r s i n F i g . 6 i l l u s t r a t e t h e c o n n e c t i o n su s e d f o r t h e d e m o n s t r a t i o n o f t h e s y s t e m .T h e s y s t e m i s l i m i t e d b y t h e i n p u t s e n s i t i v i t y o f t h e RFp r e s c a l e r i n t h i s c a s e a 2N p r e s c a l e r was u s e d , w h e r eN 5 ) . A f r e q u e n c y c o m p a r i s o n b l o c k i n F i g . wass y n t h e s i z e d i n t h e f i n a l i m p l e m e n t a t i o n , a l t h o u g h a p h a s e -f r e q u e n c y d e t e c t o r was a l s o u s e d i n a p r e v i o u s v e r s i o n o ft h e c o m p l e t e s y s t e m .F i l t e r r e s p o n s e s a t s e l e c t e d s t e p s o f t h e t u n i n g a l g o r i t h ma r e s h o w n i n F i g . 8 .T h e a u t o m a t i c t u n i n g s y s t e m i s c a p a b l e o f t u n i n g t h e f i l -t e r r e s p o n s e i n - s i t u f r o m 1 . 8 G H z t o 2 . 5 G H z ( 3 2 . 5 % t u n i n gr a n g e ) e l i m i n a t i n g t h e n e e d f o r a r e p l i c a l a y o u t . T y p i c a lr e s p o n s e s f o r t h i s f i r s t v e r s i o n o f t h e h a r d w a r e t u n i n ga l g o r i t h m a r e s h o w n i n F i g . 9 ( a ) f o r 50MHz f r e q u e n c yi n c r e m e n t s . F i g . 9 ( b ) s h o w s o n l y t h r e e o f t h e r e s p o n s e sf r o m F i g . 9 ( a ) t o i l l u s t r a t e t h a t a t a c e n t e r f r e q u e n c y o f2 . 2 1 G H z t h a t a f l a t p a s s b a n d i s o b t a i n e d a n d a t o f f s e t s one i t h e r s i d e t h e r e s p o n s e b e c o m e s s l i g h t l y l e s s f l a t . T h i sr e s u l t i s e x p e c t e d a s t h e c o u p l i n g s b e t w e e n r e s o n a t o r s( C s , C s 2 ) a r e n o t a d j u s t e d i n t h i s f i r s t v e r s i o n o f t h e t u n i n ga l g o r i t h m . A m o r e s o p h i s t i c a t e d t u n i n g a l g o r i t h m c o u l da d j u s t C s ] a nd C s 2 t o f l a t t e n t h e p a s s b a n d f u r t h e r , a s wasd o n e i n F i g s . 4 a n d 5 m a n u a l l y .

1 6 0 1

1 0 r

- 1 0C O - 2 0

3 0

- 4 0- 5 0- 6 0


4/4

l O r75 -5 . 0 -2 . 5 -1.0

5 00 .

. 5 -0 .- 7 . 5 ~ ~ ~ @19 21 232F r e q u e n c y ( G H z )

b )F i g . 7 . S i m p l i f i e d A u t o m a t i c T u ni n g F l o w c h a r t f o r a S i n g l e R e s o n a t o r F i g . 9 . F r e q u e n c y R e s p o n s e M e a s u r e m e n t s f r o m t h e H a r d w a r e T u n i n gA l g o r i t h m

O v er E n h a n c e d R e s p o n s e( S t a t e B = S t a t e A + w i t h e n dr e s o n a t o r s o v e r - e n h a n c e d )P a s s i v e Q T u n i n g f o r 0 - d BI n s e r t i o n L o s s ( S t a t e C S t a t e B + e n d r e s o n a t o r sQ - e n h a n c e m e n t r e d u c e du n t i l o s c i l l a t i o n c e a s e d

R e s p o n s e w i t h o n l yt h e c e nt e r r e so n a t orQ - e n h a n c e d a n dQ - e n h a n c e m e n tr e d u c e d u n t i l o s c i l l a t i o nc e a s e d ( S t a t e A )

2 2.5Frequency GHz

3.5

F i g . 8 . F r eq u e nc y R e s p o ns e M e a s u r e m e n t s A f t e r S e l e c t e d S t e p s o f t h eT u ni n g A l g o r i t hm

Th e f i g u r e o f m e r i t FOM u s e d t o compare t h e d e s i g n si n [ 1 ] i s c a l c u l a t e d b a s e d on t h e number o f p o l e s , t h ei n b a n d I d B c o m p r e s s i o n p o i n t , t h e f i l t e r c e n t e r f r e q u e n c ya n d Q , t h e p o w e r d i s s i p a t i o n , a n d t h e n o i s e f i g u r e . Th ef i l t e r r e p o r t e d i n t h i s work h a s a n FOM o f 7 6 c o m p a r e d t o7 7 f o r t h e b es t r e p o r t e d CMOS d e s i g n c o m p a r e d i n [ 1 ] ( t h en e x t c l o s e s t CMOS i m p l e m e n t a t i o n h a d a n FOM o f 7 2 )a n d t h i s d e s i g n h a s t h e l a r g e s t t u n i n g range ( n o t u s e d i n t h eFOM c a l c u l a t i o n ) o f a ny o f t h e r e p o r t e d f i l t e r s i n [ 1 ] t e nt i m e s t h e t u n i n g range o f t h e d e s i g n w i t h t h e h i g h e s t FOM.T h e r e f o r e a s i m i l a r FOM was o b t a i n e d w h i l e s u b s t a n t i a l l yi m p r o v i n g t h e t u n i n g range, w i t h a s u b s t a n t i a l l y l o w e rs t a r t i n g Q ( 5 . 1 5 f o r t h i s work c o m p a r e d t o a s t a r t i n g Q

o f 1 0 f o r t h e d e s i g n w i t h t h e h i g h e s t FOM i n [ 1 ] ) .V . CONCLUSION

A n o m i n a l 2 GHz C M O S i n t e g r a t e d b a n d p a s s f i l t e rwas f a b r i c a t e d i n a 0 . 1 8 u m CMOS p r o c e s s . T h e a c t i v ef i l t e r d e m o n s t r a t e d s u p e r i o r l i n e a r i t y a n d n o i s e f i g u r ec h a r a c t e r i s t i c s , a n d t h e l a r g e s t r e p o r t e d t u n i n g r a n g e c o m -p a r e d t o o t h e r p u b l i s h e d w o r k s t o d a t e . T h e d i f f e r e n t i a lf i l t e r u t i l i z e s n o v e l Q - e n h a n c e d r e s o n a t o r s a n d i s t u n a b l ef r o m 1 . 8 G H z t o 2 . 5 G H z . E a c h o f t h e 3 s t a g e s i n t h ef i l t e r i s i n d e p e n d e n t l y t u n e d u s i n g a n o v e r - e n h a n c e m e n tt e c h n i q u e a n d t h i s w o r k d e m o n s t r a t e s m u l t i - s t a g e i n - s i t ua u t o m a t i c t u n i n g o f a m u l t i - p o l e i n t e g r a t e d f i l t e r u s i n go v e r - e n h a n c e m e n t f o r t h e f i r s t t i m e . A u t o m a t i c t u n i n go f t h e f i l t e r u t l i z e s a c o m p l e t e h a r d w a r e s o l u t i o n a n de l i m i n a t e s t h e n e e d f o r a r e p l i c a f i l t e r l a y o u t .

ACKNOWLEDGMENTT h i s r e s e a r c h was s u p p o r t e d b y t h e N a tu r al S c i en ce s

a n d E n g i n e e r i n g R e s ea r c h C o u nc i l o f C a n a d a , T R L a b s ,i C O R E , a n d CMC M i c r o s y s t e m s .REFERENCES

[ 1 ] B . G e o r g e s c u , a n d G . F i n v e r s , a n d F . G h a n n o u c h i , 2 GHz Q -E n h a n c e d A c t i v e F i l t e r W i t h L o w P a s s b a n d D i s t o r t i o n a n d H i g hD y n a m i c R a n g e , I E E E J o u r n a l o f S o l i d - S t a t e C i r c u i t s , v o l . 4 1 , i s s .9 , p p . 2 0 2 9 - 2 0 3 9 , S e p . 2 0 0 6 .[ 2 ] J . K . N a k a s k a , a n d J . W . H a s l e t t , A CMOS q u a l i t y f a c t o r e n h a n c e dp a r a l l e l r e s o n a n t L C - t a n k w i t h i n d e p e n d e n t Q a n d f r e q u e n c y t u n i n gf o r RF i n t e g r a t e d f i l t e r s , P r o c e e d i n g s o f t h e F i f t h I n t e r n a t i o n a lW o r k s h o p o n S y s t e m - o n - C h i p f o r R e a l - T i m e A p p l i c a t i o n s , p p . 9 6 -1 0 0 , J u l . 2 0 0 5 .[ 3 ] X . H e , a n d B . K u h n , A 2 . 5 - G H z L o w - P o w e r , H i g h D y n a m i c R a n g e ,S e l f - T u n e d Q - E n h a n c e d LC F i l t e r i n S O I , I E E E J o u r n a l o f S o l i d -S t a t e C i r c u i t s , v o l . 4 0 , n o . 8 , p p . 1 6 1 8 - 1 6 2 8 , A u g . 2 0 0 5 .

1602

a )

7 -MU _

2 ghz automatically tuned q-enhanced cmos bandpass filter

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