برای اینکه خطای ناشی از اختلاف دامنه ها را از بین ببریم، باید اختلاف مقادیر dc آنها را تقویت کنیم. توجه به این نکته ضروری است که برای از بین بردن کامل خطا باید گین حلقه ی فید بک بیشتر از ??? باشد. بدین منظور مطابق شکل ۵-۱۲ ، ساختار opamp جدیدی ارائه شده است که گین آن بیشتر از ??? می‏باشد. برای به دست آوردن گین opamp ارائه شده ، شکل ۵-۱۲ را در نظرمی گیریم. با توجه به شکل، اندازه‏ی ترانزیستور های M_?-M_? را برابر می گیریم تا مقدار مقاومت های حالات اتصال دیودی با مقاومت های منفی ِ های فیدبک مثبت از بین بروند.بنابراین مقدار گین مدار opamp برابر خواهد بود با:

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

A = g_m2 .g_m8 . (r_ds? || r_ds? || r_ds?) . (r_ds? || r_ds??)(۶-۵)

شکل ۵-۱۲ ساختار Opamp پیشنهادی
با توجه به شکل ۵-۱۲ ،قطب ها و صفر ها ، بدون در نظر گرفتن خازن و مقاومت جبرانساز برابر خواهند بود با:
P_? = R_out1 . {C_p? + C_gd? (? + g_m8 . R_out?)}(۷-۵)
P_? = R_out2 . (C_p? + C_load+ )(8-5)
Z_? = g_m? / C_gd(9-5)
Z_? = g_m? / C_gd? (۱۰-۵)
R_out? = r_ds? || r_ds? || r_ds? (۱۱-۵)
R_out? = r_ds?|| r_ds?? || (. )(۱۲-۵)
برای بهبود پاسخ فرکانسی ، خازن جبرانساز C_cرا بدون در نظر گرفتن مقاومت جبرانساز در نظر می گیریم که قطب اول پایین تر و قطب دوم بالاتر می روند:
P_? = R_out1 . {C_p? + (C_c + C_gd?) . (۱ + g_m . R_out?)} (۱۳-۵)
P_? = R_out2 . (C_p? + C_load+ ) (14-5)
Z_? = g_m? / C_gd? (۱۵-۵)
Z_? = g_m? / ( C_gd?+ C_c) (16-5)
در فرکانس پایین ، وجود خازن C_c مشکلی ایجاد نمی کند ، ولی در فرکانس های بالاتر ، اتصال کوتاه شده و سبب ناپایداری می شود . لذا مطابق شکل ۵-۱۲ ، یک مقاومت سری با خازن جبرانساز قرار می دهیم . در این حالت با چشم پوشی از اثر C_gd? ، صفر مدار را محاسبه می کنیم:
Z_? = (۱۷-۵)
با توجه به رابطه‏ی بدست آمده ، را برابر .?? می‏گیریم تا Z_? = ?? شده و صفر مدار?? برابر به فرکانس های بالاتر رود و لذا به بهبود phase marginمنجرخواهد شد. بنابراین مقدار برابر خواهد گردید. از طرفی برای ساخت مقاومت ، از ترانزیستور در ناحیه linear استفاده می‏کنیم :
= (۱۸-۵)
که با توجه به مقدار و V_gs – V_th = ?.? و L = ?.??m ، عرض ترانزیستور برابر ، حدودا به دست می آید . همچنین مقدار خازن جبرانساز C_c برابر ۱pf در نظر گرفته شده است.
شکل ۵-۱۳ ، نشان دهنده‏ی مدار CMF استفاده شده در خروجی مدار است [۴۰] و V_ref = ?.?V در نظر گرفته شده است .
شکل ۵-۱۴ نیز، نشان دهنده ی نمودارهای دامنه و فاز opamp در حوزه فرکانسی می باشد که به گین ??.?dB و PM = و W_unity = ?.??GHz رسیده است.

شکل ۵-۱۳ مدار CMFB
شکل ۵-۱۴ نمودارهای دامنه و فاز opamp پیشنهادی
برای از بین بردن خطای فاز ، فیدبک از طریق ولتاژهایtuning به شبکه‏یLC اعمال می گردند. بدین منظور ساختار varactor دومی در هسته‏ی اصلی مدارمطابق شکل۵-۹، قرار می دهیم. حال ولتاژهای tuning مثبت و منفیساختارهای varactorهای دوم هریک از اسیلاتورها را به دست می آوریم. بدین منظور مطابق شکل ۵-۱۵ ،خروجی های تفاضلی opamp را به ورودی های این مدار پیشنهادی وارد کرده و سیگنال های V_feedback,I+ ، V_feedback,I- ، V_feedback,Q+و V_feedback,Q- را به دست آورده و به varactor های دوم اعمال می کنیم.

شکل ۵-۱۵ مدار تولید کننده‏ی سیگنال های tune مثبت و منفی
در نهایت، این فیدبک را به مدار اعمال می کنیم. خروجی های ۵-۱۶ ، نشان دهنده ی مقادیر dc در خروجی فیلترها پس از اعمال فیدبک می باشند.
شکل ۵-۱۶ مقادیر dc در خروجی دو فیلتر، پس از اعمال فیدبک
۵-۴-۲ساختار فیدبک بر مبنای عمل انتگرال گیری
این ساختار، برای جبران خطای ناشی از هرگونه اختلاف فاز کمتر یا بیشتر از ?? درجهبین سیگنال های خروجی Iو Qبه کار می رود. این نوع خطا می تواند ناشی ازتغییراتترانزیستورها باشد.
اساس کاربه این صورت است که سیگنال هایI وQ را به ضرب کننده ای اعمال می کنیم. در حالت تعادل، بین سیگنال های I وQ اختلاف فاز ??درجه موجود می باشد که اگر به اندازه‏ی θ درجه از ?? درجه به دلیل mismatch ها انحراف داشته باشیم ، حاصل ضرب آنها در حوزه ی زمان و فرکانس به صورت زیر خواهد بود :
درحوزه ی زمان :
(۱۹-۵)
و درحوزه‏ی فرکانسی :
(۲۰-۵)
شکل های ۵-۱۷-الف و ۵-۱۷-ب ، نشان دهنده ی رابطه (۵-۲۰)می باشند. بنابراین، مقدار در حوزه ی فرکانسی مطابق شکل ۵-۱۷-ج خواهد بود. همانطور که در شکل ۵-۱۷-ج ، دیده می‏شود، در فرکانس صفر،مقدار غیرصفری ناشی از مقدار θ انحراف شده از ?? درجه خواهیم داشت که برابر خواهد بود با :
(۲۱-۵)
با توجه به رابطه فوق و مقدار به دست آمده در فرکانس صفر، اگر بین سیگنال هایI و Qانحرافی نباشد، (?=θ)، این مقدار برابر صفر خواهد بود. ولی به ازای هر مقدار انحراف به اندازه یθ مثبت ومنفی از ?? درجه، با توجه به عبارتsinθدر رابطه(۲۱-۵)، مقدار به دست آمده در فرکانس صفر، مثبت یا منفیمی شود. از این اثر و از طریق اعمال فیدبکی که در ادامه توضیح داده خواهد شد،خطای ناشی از هرگونه اختلاف فاز جبران خواهد شد.

(ب) (الف)

(ج)
شکل ۵-۱۷ نمودارهای V_A ، V_B و V_A.V_B در حوزه ی فرکانسی
اگرتغییرات ترانزیستورها را به صورت توابع گوسی و تابعی از تغییرات اندازه و ولتاژ تریشولد آنها در نظر بگیریم، مطابق شکل ۵-۱۸، بین سیگنال های خروجیI و Q ، اختلاف فاز به وجود می آید. با توجه به مفاهیم مطرح شده، جهت جبران این اختلاف فاز، از ساختارارائه شده در شکل ۵-۱۹استفاده می کنیم. همانطور که در این شکل مشخص است ، عمل فیدبک از طریق منابع جریان انجام خواهد شد.توجه به این نکته ضروری است که منبع جریان اسیلاتور دوم، مطابق با شکل ۵-۱۹، به دو قسمتتبدیل می شود. در حالت نبود هیچ خطایی، مقدار جریان های اعمالی به هر دو اسیلاتور برابرمی باشند و در صورت هرگونه اختلاف فاز کمتر یا بیشتر از ?? درجه ، میزان جریان اعمالی به اسیلاتور دوم تغیر کرده تا از طریق فیدبک، این خطای فاز جبران گردد. برای حفظ حالت تقارن در اسیلاتور دوم، این تغییر میزان جریان در هر دو منبع NMOS و PMOS اعمال شده است.
شکل ۵-۱۸ سیگنال های خروجی Iو Q تولید شده در حالت تغییرات ترانزیستورها

شکل ۵-۱۹ ساختار فیدبک بر مبنای عمل انتگرال گیری
مطابق شکل ۵-۱۹، اساس کار به این صورت است که ابتدا سیگنال های I₊ ، I_– ، Q₊وQ_– تولید شده را ، به دو ضرب کننده اعمال کرده[۳۳] و خروجی های آن ها را از فیلترها عبور می دهیم.با توجه به شکل ۵-۱۹ نحوه اعمال سیگنال های I₊ ، I_– ، Q₊وQ_–به دو ضرب کننده به ترتیب، به دو صورت کلی و می باشد. در این صورت، اگر بین سیگنال هایI و Qانحرافی نباشد، (?=θ)، با توجه به رابطه (۲۱-۵)، مقدار به دست آمده در فرکانس صفر، برابر صفر خواهد بود و مقادیر dc در خروجی دو فیلتر برابر خواهند بود. ولی به ازای هر مقدار انحراف به اندازه یθ مثبت ومنفی از ۹۰ درجه، با توجه به عبارتsinθدر رابطه(۲۱-۵) ، مقدار به دست آمده در فرکانس صفر برای دو ضرب کننده در خلاف جهت هم بوده و مقادیر dc در خروجی دو فیلتر به یک اندازه نسبت به حالت تعادل، کمتر و زیادتر می گردند. مدار ضرب کننده و فیلتر خازنی در شکل ۵-۲۰ارائه شده اند. اندازه ی فیلترخازنی ۴pfمی باشدکه توسط خازنگیت ساخته شده است.