کتاب فیلترهای Gm-C سیموس

کتاب فیلترهای Gm-C سیموس ترجمه مهندس امیر باغی رهین و مهندس وحید شربتی به بازار نشر و پخش کتاب عرضه شد. در کتاب حاضر در ۶ فصل سعی شده تا مفاهیم و اصول اولیه طراحی فیلترهای زمان پیوسته G_m-C به‌صورت کاربردی و عملی تشریح شود. این کتاب می­تواند منبع درسی و آموزشی تکمیلی برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی رشته مهندسی برق-الکترونیک محسوب شود.

امروزه فیلترهای زمان پیوسته G_m-C به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند جایگاه ویژه‌ای را در طراحی مدار مجتمع پیدا کرده­اند. در دانشگاه‌ها نیز طراحی این نوع از فیلترها با عنوان مباحث ویژه تدریس می­شود. لذا برای دانشجویان ارشد و دکترا آشنایی با این نوع از فیلترها بسیار ضروری است. در کتاب حاضر رویکرد عملی برای طراحی فیلترهای زمان پیوسته از نوع G_m-C ارائه شده است. مؤلفین این کتاب، آقایان تین-یو لو و چونگ-چیه هانگ، از اساتید برجسته در زمینه طراحی آنالوگ و مدار مجتمع هستند و مقالات بسیاری در زمینه طراحی فیلترهای G_m-C ارائه نموده‌اند. ویژگی برجسته این کتاب، سادگی بیان مطلب و ارائه تمامی اطلاعات در زمینه طراحی فیلترهای G_m-C است. تاکنون مرجع کاملی به فارسی برای این موضوع ارائه نشده و این خلأ می‌تواند با کتاب حاضر برای علاقه‌مندان به حوزه طراحی آنالوگ و مدار مجتمع و همچنین دانشجویان تحصیلات تکمیلی پر شود.

امروزه تقاضاهای فزاینده‌ای برای مدارها و سیستم‌های ولتاژ پایین، به‌ویژه برای کاربردهای SOC (سیستم روی یک تراشه) وجود دارند. هنگامی‌که مدارهای دیجیتال از ولتاژ منبع تغذیه پایین استفاده می‌کنند، از نظر عملکردی دچار افت نمی‌شوند. از طرف دیگر، عملکرد مدارهای آنالوگ به‌شدت تحت تأثیر کاهش ولتاژ تغذیه قرار می­گیرند. علاوه بر این، اندازه تراشه نیز برای کاهش هزینه طراحی SOC توسعه‌یافته چندمنظوره بایستی در نظر گرفته شود. از این‌رو، نیاز فوری به توسعه تکنیک‌های جدید برای مدارهای آنالوگ با منبع تغذیه ۱ ولت به وجود آمده است.

 در فصل دوم کتاب فیلترهای Gm-C سیموس، ترارساناهای جدیدی برای سیستم‌های بی­سیم و باسیم معرفی شده­ اند. به‌طور کلی، ترارسانا یک بلوک پایه برای مدارهای آنالوگ، از قبیل فیلترGm-C، مدولاتور دلتا سیگما زمان پیوسته، اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ و ضرب کننده است. در ابتدا، پیکربندی یک ترارسانای خطی شده برای کاربردهای ولتاژ پایین و فرکانس بالا پیشنهاد شده است. با استفاده از زوج‌های شبه­ تفاضلی دوتایی و ساختار سورس دژنره تحت فنّاوری CMOS (در مقیاس نانو)، می‌توان غیرخطی بودن ناشی از اثر کانال­ کوتاه ترانزیستورها (که به علت اندازه کوچک آن‌ها است) را به حداقل رساند. پس از آن، یک مدار ترارسانای دیگر با ساختار شبه تفاضلی پیشنهاد شده است. در حالی­که اندازه قطعه برای دستیابی به سرعت بالا کوچک می‌شود، خطینگی از طریق تکنیک‌های جبران­سازی قابلیت تحرک نیز بهبود می‌یابد. سپس اثرات کانال کوتاه ترانزیستور در مقیاس نانو موردبحث قرار گرفته و حذف می‌شوند و متعاقباً نتایج، عملکرد عالی را حتی در عملیات سرعت بالا از خود نشان می‌دهند. در نهایت، یک ترارسانا با کاربرد خاص، برای کاربرد ADSL2+ موردبحث قرار می‌گیرد. یک مدل دقیق برای حذف اثرات کانال کوتاه ترانزیستور اتخاذ شده و بنابراین می‌توان به خطینگی بالایی دست پیدا کرد.

فصل سوم، بر مفهوم اساسی پیاده‌سازی فیلترهای G_m-C متمرکز است. در این فصل، یک فیلتر  Gm-C با نمونه اولیه‌ی Elliptic مرتبه پنجم و محدوده تنظیم گسترده برای فرکانس بسیار پایین موردبحث قرار گرفته است. به‌منظور به حداکثر رساندن محدوده تنظیم ترارسانایی، ترارسانا می‌تواند از ناحیه وارونگی ضعیف تا ناحیه وارونگی قوی کار کند. ترارسانا را می‌توان با تغییر جریان بایاس آن تنظیم کرد. از طریق استفاده از سوئیچینگ، این فیلتر می‌تواند در سیستم‌های پزشکی، سیستم‌های صوتی و بخشی از سیستم‌های بی­سیم مورداستفاده قرار گیرد.

در فصل چهارم، سه فیلتر انتخاب کانال چند حالته برای گیرنده تبدیل مستقیم Zero-IF ارائه شده‌اند. ترارساناهای ویژه‌ای با عملکردهای موردنیاز، از طریق استفاده از یک نمونه اولیه‌ی فیلتر باترورث درجه سوم طراحی شده‌اند. مدار پیشنهادی ابتدا از ساختار دنبال کننده‌ی ولتاژ و یک مقاومت اکتیو به‌منظور پیاده‌سازی ترارسانای خطی استفاده می‌کند. محدوده تنظیم گسترده برای مشخصات شبکه‌های محلی (LAN) بی‌سیم IEEE 802.11a/b/g، Wideband CDMA،  cdma2000 و بلوتوث مناسب خواهد بود. پس از آن، ترارسانای دیگری ارائه می‌شود. این ترارسانا شامل یک مبدل ولتاژ به جریان و یک ضرب کننده جریان است. تبدیل ولتاژ به جریان از به‌کارگیری ترانزیستورهای ماسفت در ناحیه خطی استفاده می‌کند که بدین ترتیب خطینگی بالایی را در یک نوسان ورودی گسترده به نمایش می‌گذارد. ضرب­ کننده جریان که در ناحیه وارونگی ضعیف عمل می‌کند، محدوده تنظیم ترارسانایی گسترده‌ای را بدون کاهش خطینگی از خود ارائه می‌دهد. محدوده تنظیم و عملکرد خطی ترارسانا برای مشخصات بی­سیم ­GSM، بلوتوث،­ cdma2000 و Wideband CDMA مناسب خواهد بود. در نهایت، یک ترارسانای دیگر که از همان ایده استفاده می‌کند معرفی می‌شود. ترانزیستورهای ماسفت که در ناحیه خطی استفاده می‌شوند، به‌منظور تبدیل ولتاژ به جریان به کار گرفته می‌شوند. از طریق یک ضرب­کننده جریان و به دنبال آن یک مبدل خطی ولتاژ به جریان می‌توان به یک محدوده تنظیم گسترده دست پیدا کرد.

در فصل پنجم، دو فیلتر پرسرعت با نمونه اولیه equiripple مرتبه چهارم مورد تحلیل قرار می‌گیرند. یک فیلتر پرسرعت می‌تواند برای سیستم‌های سیگنال پالس مورداستفاده قرار گیرد. یکی از آن‌ها برای سیستم‌های ذخیره‌سازی هارددیسک طراحی شده و دیگری یک مدار تنظیم خودکار جدید به‌منظور محاسبه تغییرات در فرآیند و دما است. یک ترارسانای سرعت بالا با ساختار وارونگر محقق می‌شود. تنظیم ترارسانایی از طریق تنظیم ولتاژ بدنه با استفاده از فناوری چاه N عمیق حاصل می‌شود. پس از آن، یک فیلتر Gm-C پایین ­گذر فاز خطی equiripple با کارایی بالا به‌منظور استفاده در کاربردهای بی­سیم فرا پهن باند ارائه می‌گردد. ترارسانای پیشنهادی بر اساس یک ولتاژ تغذیه پایین طراحی شده که در عین حال، بهره، فاز اضافی و خطی بودن آن به‌خوبی حفظ می‌شود. این کتاب بر اساس پایان‌نامه دکتری در دانشگاه ملی Chiao Tung تایوان تنظیم شده است. پروژه­های موجود توسط شورای ملی علوم تایوان پشتیبانی شده و تراشه‌ها توسط مرکز ملی تحقق تراشه‌ی تایوان به مرحله ساخت رسیده‌اند. این کتاب با کمک و لطف بسیاری از افراد از جمله استاد محمد اسماعیل از دانشگاه ایالتی اوهایو، آقای Chih-Lung Kuo، آزمایشگاه مدار مجتمع آنالوگ NCTU و دکتر Hung-Sung Li منتشر شده است.

برای تهیه کتاب فیلترهای Gm-C سیموس با تخفیف ویژه می توانید با ما در ارتباط باشید.