Sustitución de resistencias con carga activa en filtro activo

Estoy construyendo un IC de filtro de paso bajo en CMOS de 0,25 micras. Mi diseño requiere resistencias de 14 Mega-Ohm. Quiero reemplazarlos con una carga activa para ahorrar espacio. Si es posible, me gustaría usar una fuente de corriente como resistencia.

¿Cuál sería el diseño más simple y compacto?

Ya probé condensadores conmutados pero tuve varias dificultades, incluida la generación de NOC.

Un MOSFET de puerta flotante simple requeriría una longitud de transistor de 2000 micras. En el peor de los casos, trabajaré para equilibrar el tamaño del transistor con el tamaño del condensador.

Muchas gracias.

Editar: la topología es la clave de Shallen. La salida debe ser una onda sinusoidal decente de frecuencia 20kHz.

R1 =R2=14MOhm y C1 = C2= 0,56pF.ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí

No estoy seguro de que esto se pueda lograr. ¿Qué tipo de estabilidad necesita para 14 MOhm para que su filtro aún cumpla con sus requisitos?
Es interesante que su filtro de paso bajo requiera resistencias múltiples de un valor. ¿Estás seguro de que tu filtro es correcto? ¿Cuáles son los parámetros de este filtro?
Supongo que su topología de filtro se basa en una de las estructuras de filtro RC activas conocidas. ¿También consideró las técnicas OTA-C? Esta es una de las técnicas especialmente adecuadas para los circuitos integrados.
@Funkyguy Tener componentes iguales está bien y termina teniendo una Q de 0.5. Se conoce como filtro Linkwitz-Riley y es popular en el audio porque no se acumula cuando se encuentran dos bandas de paso.
@MattYoung Interesante, ¡nunca había oído hablar de ese tipo de filtro!
¿Realmente tiene la intención de realizar esta topología S&K (con una capacitancia flotante) en forma integrada? Hay otras estructuras con solo C conectadas a tierra (ya he mencionado OTA-C).
@LvW ¿Qué pasa con los condensadores flotantes?
Normalmente, difícil de realizar con pequeños parásitos, creo. Además, ¿ha oído hablar de las realizaciones de MOSFET-C? Consulte aquí, por ejemplo: ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1052478

Respuestas (2)

Si realmente está haciendo un diseño analógico CMOS y está utilizando resistencias grandes, ya se está dirigiendo en la dirección equivocada. Hay todo tipo de problemas con las resistencias en los procesos CMOS como: parásitos (capacitancia, capacitancia no lineal), valores de resistencia bajos y coincidencia extremadamente pobre. El diseño NOC (reloj no superpuesto) es trivial en comparación. Al menos puede estar seguro de que funcionará en Si. Recomendaría un enfoque de condensador conmutado utilizando señalización diferencial, incluso hay buenas topologías en el diseño que ayudan a cancelar/equilibrar los efectos de capacitancia parásita.

Como ya tiene su condensador flotante (retroalimentación), obviamente ya está utilizando un condensador MIM o PIP, tiene todos los módulos necesarios en su proceso.

R1 =R2=14MOhm y C1 = C2= 0,56uF.

Si estos valores se usaran en un filtro de clave Sallen, la frecuencia de corte sería: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

0.02Hz y no 20kHz.

Intente volver a calcular en función de este sitio web y luego decida qué debe hacer.

Resulta que mi capacitancia era de 0,56 pF. Realmente lo siento por eso. Actualizado en la publicación.
No creo que esta topología funcione con 0.56pF porque la capacitancia de la puerta de las entradas será de ese valor (o mayor) y tendrá una tolerancia significativa que hace que la respuesta sea impredecible. Definitivamente me gustaría considerar más los filtros de tapa conmutada.
¿Cuál es la capacitancia más baja con la que podría salirme con la mía para mi topología?
Depende de qué tan preciso desee que sea el filtro de clave Sallen y cuál sea la variación en la capacitancia del circuito parásito que tenga.
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