HRDINA, R. Návrh laditelného kmitočtového filtru 2. řádu v technologii CMOS [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2016.
Cílem práce bylo navrhnout přeladitelný kmitočtový filtr druhého řádu dle vlastního výběru s ohledem na maximální přeladitelnost a linearitu. Součástí práce je i návrh potřebného aktivního prvku v technologii CMOS. V průběhu semestrálního projektu student vypracoval teoretický rozbor v minimální vyžadované míře a vzhledem k pracovním povinnostem začal se skutečnou prací na projektu až v posledním semestru. Pravidelně v přiměřené míře konzultoval, i když ne všechny konzultované záležitosti přenesl plně do finální práce. Ve větší míře bych očekával zejména rozbor více možností řešení a výběr nejvíce optimálního z nich. Ve fázi výběru vhodné topologie působil dojmem, že pro finální řešení je rozhodnut již od samého počátku. Na druhou stranu student pracoval samostatně i při dokončování práce a také si dostatečně si osvojil práci s poměrně složitým návrhovým systémem Cadence a finální řešení přináší především zajímavou přeladitelnost. S literaturou pracoval přiměřeně, snad jen její citace mohla být na lepší úrovni. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení stupněm C / 78b.
Předložená diplomová práce se zabývá návrhem elektronicky řiditelného lineárního aktivního prvku OTA a jeho aplikace v multifunkčním kmitočtovém filtru. Většina práce byla věnována především návrhu pořádného OTA, což ale podle mne vůbec není špatně. K práci mám následující komentář a připomínky. Vztah (2.1) platí pouze pro první řád. Pro druhý jen pokud uvažujeme rovnost prvků pod odmocninou (R1 = R2 = R, C1 = C2 = C). Sesouhlasení součástek (rozměrově, hodnotově, apod. jak vysvětlováno na str. 17) spíše souvisí s technologickým rozptylem ovlivňujícím přesnost dosahovaných parametrů než s parazitními vlastnostmi (parazitní kapacity, parazitní vazby, …). Filtrační topologie založené na spínaných kapacitorech zrovna nedisponují vysokofrekvenční použitelností. Např. komerčně dostupné systémy (MAX265) dovolují pracovat max. do několika desítek kHz, přičemž taktovací kmitočet musí být z důvodu odstupu rušení a aliasingu např. i 100x vyšší (tedy v jednotkách – desítkách MHz). Standardní aktivní filtry (dle složitosti – počtu prvků) většinou šumí (termický a výstřelkový šum) v mnohem menší míře než spínaná řešení, kde je ale podstata rušení jiného charakteru – pronikání taktu. Je zde celkem zmatek při vysvětlování principu ztrátového a bezeztrátového integrátoru s OTA - diskuze rovnic (3.17)-(3.18) je podivná a chybí Laplaceův operátor s v symbolickém zápisu jejich přenosů. Velice zajímavá a přínosná je především kapitola týkající se linearizace aktivních prvků OTA. Nicméně občas je v odvození přeskočen celkem důležitý krok. Někdy by bylo lepší odkázat na referenci a uvést až finální vztah. Odkud se vzaly např. vztahy (4.5)-(4.7)? Student efektivně vyřešil problém nízkého napájecího napětí, do kterého se v původně zamýšlené variantě nevešel (několik VDS včetně proudových zdrojů nad sebou). Změny provedl „experimentálně“ (str. 41 poslední odstavec). Dopad této modifikace (uzemnění uzlu zdroje proudu) by však bylo dobré doložit početně (i méně přesným odhadem, když je u některých tranzistorů bulk nespojen bezprostředně se sourcem a způsobuje chybu ve Vth uvažovaným pro výpočet). Výsledky simulací jsou velmi zajímavé, transkonduktance opravdu celkem lineární v dost široké škále vstupních hodnot (pro většinu aplikací) i při změně gm vlivem biasovacího proudu Is. Většina dosud publikovaných aktivních prvků na bázi OTA pracuje s velmi nízkým dynamickým rozsahem a špatnou linearitou (max. +/- 100-200 mV). Vstupní systematický offset se v závislosti na Is pohybuje v celkem očekávaných hodnotách. Vzhledem k již diskutovaným problémům s napěťovým prostorem zřejmě použitá technologie neumožňuje tento parametr vylepšit použitím běžného kaskodování zrcadel. Simulací získaná hodnota THD se zdá být vzhledem k očekávaným rozkmitům signálu a linearitě obvodu odpovídající. Chybí mi kmitočtová závislost gm OTA, z čehož by bylo možno usoudit, kde leží parazitní nula, o které je zmínka v aplikaci filtru na str. 50. Osobně si myslím, že spíše až ve struktuře přenosu tvořícího pásmovou propust vzniká parazitní nula v nepropustném pásmu na nízkých kmitočtech daná konečnou hodnotou rezistivní složky impedance v uzlu některého z pracovních kondenzátorů. V uvedené filtrační aplikaci navrženého OTA by mělo být řečeno, že dle výběru vstupu se u struktur MISO zbývající nevyužité „vstupy“ zemní (rozhodně nemohou zůstat nezapojené – např. C2). Bylo by vhodné provést alespoň základní symbolickou parazitní analýzu zapojení (snap). Přidání gm5 – gm8 je zbytečnou komplikací, existují struktury, které požadované řízení umožňují i bez této modifikace. Formální stránka je celkem odbytá a vše nasvědčuje chvatu před termínem odevzdání práce. Bylo by vhodné více odkazovat na literaturu na k tomu vhodných místech stejně tak jako na obrázky, na které není místy vůbec odkazováno nebo odkazováno nešťastným způsobem (str. 27) – Graf 1, Graf 2, otázkou je i správný zápis odkazu na literaturu v případě, že je citováno více zdrojů za sebou. Rozměry W v tab. 1 by bylo vhodné nějak zaokrouhlit. Pochybuji, že layouter bude mít možnost navrhovat dělení tranzistorů do fingerů s přesností na desetiny. Není zřejmé pro jaký typ přenosu je provedena simulace na obrázku graf. 15. Výsledky v grafech - zejména kmitočtové charakteristiky filtru pro nominální simulace by bylo vhodné porovnávat s ideálními průběhy. Bylo by vhodné uvést finální tabelizované parametry filtru i OTA ve formě podobné datasheetu (min./ max./typ.). Dle mého názoru student práci odvedl a zadání splnil, a proto navrhuji hodnocení 68b/D.
eVSKP id 94005