Giải pháp bù nhiệt cho bộ lọc Gm-C công nghệ CMOS có thể điều hưởng ứng dụng trong SDR

Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 87
GIẢI PHÁP BÙ NHIỆT CHO BỘ LỌC Gm-C CÔNG NGHỆ CMOS 
CÓ THỂ ĐIỀU HƯỞNG ỨNG DỤNG TRONG SDR 
Lưu Thị Thu Hồng, Vũ Lê Hà*, Lê Kỳ Biên 
Tóm tắt: Bài báo trình bày một giải pháp bù sai số tần số trung tâm cho bộ lọc 
trung tần 10,7MHz kiểu Gm-C công nghệ CMOS 0,35µm do ảnh hưởng bởi nhiệt độ 
làm việc. Giải pháp sử dụng thuật toán xử lý tín hiệu số để ước lượng tần số trung 
tâm bộ lọc, sau đó điều chỉnh thiên áp cho bộ lọc Gm-C có thể tái điều hưởng, cho 
phép giảm độ sai lệch tần số trung tâm xuống dưới 0,1% khi nhiệt độ thay đổi từ -
40oC đến 85oC. Giải pháp được ứng dụng hiệu quả trong các hệ thống vô tuyến 
định dạng mềm (software-defined radio - SDR). 
Từ khóa: Bù nhiệt, bộ lọc có thể điều hưởng, CMOS, Gm-C, SDR. 
1. MỞ ĐẦU 
Bộ lọc trung tần là một khối chức năng quan trọng trong kiến trúc máy thông tin liên 
lạc vô tuyến. Tần số trung tần phổ biến hiện nay là 10,7MHz. Công nghệ thông dụng cho 
thiết kế bộ lọc này là CMOS. Trên công nghệ CMOS các kiểu bộ lọc Gm-C ngày càng trở 
nên phổ biến do thiết kế đơn giản, dễ hiệu chỉnh. Bộ lọc Gm-C dựa trên khối cơ bản là bộ 
khuếch đại hỗ dẫn thuật toán (Operational Transconductance Amplifier) có hỗ dẫn là Gm. 
Các tham số của bộ lọc như tần số trung tâm, độ chọn lọc, có thể dễ dàng điều chỉnh 
thông qua điều chỉnh Gm. 
CMOS là một trong những công nghệ chủ yếu trong chế tạo các mạch tích hợp. Bên 
cạnh những ưu điểm, thì một trong những nhược điểm mà người thiết kế cần phải giải 
quyết khi sử dụng công nghệ này là sự ảnh hưởng của nhiệt độ làm việc đến các tham số 
thiết kế. Trong đó một trong những tham số bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ là tần số 
trung tâm bộ lọc fc. Tần số này phụ thuộc vào các giá trị Gm của các bộ khuếch đại OTA và 
giá trị điện dung của các tụ điện trong cấu trúc bộ lọc. Trong môi trường làm việc khi nhiệt 
độ thay đổi, hàng loạt các tham số đặc trưng quyết định điểm làm việc của các bóng 
MOSFET (linh kiện tích cực chính trong cấu trúc bộ OTA) như điện áp ngưỡng Vth, độ 
linh động điện tích µn, cũng như giá trị các linh kiện thụ động khác như điện trở, tụ 
điện,bị thay đổi giá trị so với giá trị chuẩn tại điều kiện nhiệt độ chuẩn (thường lấy bằng 
25oC). Các tham số này bị thay đổi giá trị, dẫn tới fc cũng bị thay đổi. Để làm ổn định giá 
trị thiết kế danh định của tham số này, các giải pháp bù nhiệt khác nhau được thực hiện. 
Trong [9] sử dụng kỹ thuật mạch phản hồi âm để làm ổn định Gm bộ OTA. Mạch tạo dòng 
thiên áp được sử dụng trong [4]. Trong [1], một mạng điện trở được sử dụng để tạo phản 
hồi âm điều chỉnh Gm, làm giảm mức độ thay đổi Gm xuống 0,66% khi nhiệt độ thay đổi từ 
-40oC đến 120oC. Một bộ tạo điện áp phụ thuộc nhiệt độ được sử dụng trong [6] để điều 
khiển dòng đuôi (tail current) cho các bộ OTA, đạt được sự thay đổi đặc tính tần số nhỏ 
hơn 6% khi nhiệt độ thay đổi từ 25oC đến 125oC. Các giải pháp trên cần các cấu trúc mạch 
điện on-chip để thực hiện chức năng bù nhiệt. Hiển nhiên độ phức tạp thiết kế cũng như 
dòng tiêu thụ tổng cộng và kích thước dice cũng tăng lên. Đồng thời, bản thân các mạch tự 
động điều chỉnh này cũng bị tác động bởi tham số nhiệt độ, dẫn tới mức độ hiệu chỉnh 
không đạt được tuyệt đối như tính toán tại thời điểm thiết kế. 
Theo xu hướng phát triển, các hệ thống thông tin liên lạc trên nền tảng công nghệ SDR 
đang ngày càng chiếm ưu thế so với cấu trúc phần cứng cố định truyền thống. Trong các 
kiến trúc SDR, thuật toán phần mềm được thực thi ở phần xử lý tín hiệu số. Đồng thời các 
khối chức năng ở phần điện tử tương tự nói chung hay bộ lọc Gm-C nói riêng cần phải có 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L.T.T. Hồng, V.L. Hà, L.K. Biên, “Giải pháp bù nhiệt cho bộ lọc ứng dụng trong SDR.” 88 
tính năng tái điều hưởng, cho phép thuật toán phần mềm thực hiện các chức năng điều 
khiển và tái cấu hình, cũng như hiệu chỉnh bù tham số trong quá trình làm việc. Các bộ lọc 
Gm-C có thể điều hưởng như trong [2][3][5][7] cho phép mở rộng dải thông bộ lọc trong 
các chế độ hoạt động khác nhau. Theo hiểu biết của nhóm tác giả, chưa thấy có các công 
bố về giải pháp điều khiển số để thực hiện chức năng bù nhiệt cho bộ lọc trung tần kiểu 
Gm-C ứng dụng trong các hệ thống SDR. Đây là mục tiêu nghiên cứu của bài báo. 
Cấu trúc các phần tiếp theo của bài báo như sau: phần 2 trình bày sự ảnh hưởng của 
nhiệt độ đến tham số của bộ lọc Gm-C. Phần 3 đề xuất giải pháp bù nhiệt cho bộ lọc. Phần 
4 là kết quả mô phỏng. Kết luận được trình bày trong phần 5. 
2. BỘ LỌC DẢI THÔNG Gm-C VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ 
Bộ lọc Gm-C gồm hai thành phần chính là các bộ OTA có hệ số khuếch đại hỗ dẫn Gm 
và các tụ điện C. Cấu trúc của một bộ lọc bậc hai như trong Hình 1. Tần số trung tâm của 
bộ lọc được tính theo: 
 2 1 2/ (2 )c mf G C C (1) 
Trong cấu trúc 
mạch này, Gm1 có vai 
trò quyết định hệ số 
khuếch đại của bộ lọc. 
Gm2 quyết định tần số 
làm việc và hệ số 
phẩm chất của bộ lọc. 
Gm1 và Gm2 được xây 
dựng từ các bộ OTA 
đơn nên được tính: 
Hình 1. Cấu trúc của bộ lọc Gm-C bậc hai. 
1 12*m mOTAG g , và 2 22*m mOTAG g với 1 2,mOTA mOTAg g lần lượt là hỗ dẫn của các OTA 
đơn tạo nên chúng. Do đó muốn điều khiển giá trị của Gm1 và Gm2 thì thực chất là đi điều 
khiển giá trị hỗ dẫn của các OTA. 
Bộ OTA đơn được thiết kế như trong Hình 2 có hỗ dẫn được tính 
theo: 1,2*mOTA mG K g với 4 41 5 51/ / / / / /K W L W L W L W L . Trong thiết 
kế này, OTA2 có K=2. Nên 2 1,24*m mG g . Hỗ dẫn của các bóng M1, M2 là: 
 1,2 1,2/m n ox TAILg C W L I trong đó 1,2, , /n oxC W L tương ứng là độ linh động 
của các hạt mang điện tích, điện dung lớp oxide trên một đơn vị diện tích tại cực cổng, và 
tỉ số độ rộng/độ dài bóng MOSFET. ITAIL là dòng đuôi thiết lập bởi bóng M6, được xác 
định theo (2): 
2
6
1
/
2
TAIL n ox GS TI C W L V V (2) 
trong đó, VGS và VT là điện áp cực cổng-nguồn và điện áp ngưỡng của bóng M6. Dưới tác 
động của nhiệt độ, các tham số công nghệ bị thay đổi giá trị. Hệ số n được tính theo 
 0 0( ) /n nT T T
   trong đó số mũ 1.421 với công nghệ chế tạo XH035. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 89
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của bộ OTA đơn. 
Điện áp ngưỡng VT cũng là tham số phụ thuộc nhiệt độ, được xác định bởi: 
0 0
( )T T vV T V T T trong đó v là một hằng số âm có giá trị bằng -0.9mV/
oC. Như 
vậy, dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ITAIL(T) và Gm2(T) được tính theo: 
0
2
0 0 06
1
( ) ( / ) /
2
TAIL n ox GS T vI T T T C W L V V T T
  (3) 
 2 0 0 1,22*2 (*) )/( /m n ox TAILG T T C W L IT T
  (4) 
Từ biểu thức (1), (3) và (4), tần số 0f phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức: 
0
2
0 0 01,2 6
0
1 2
1
2 ( / ) / /
2
n ox GS T vT T C W L W L V V T T
f
C C
  
 (5) 
Để bù sự thay đổi Gm của OTA khi nhiệt độ thay đổi, cần thay đổi dòng đuôi của OTA: 
0
2
'
0 0 0 0 06
1
/ / /
2
TAIL TAIL n ox GS TI I T T C W L V V T T
  
 (6) 
Từ (5) và (6) rút ra thiên áp cần đặt vào bóng M6 ở nhiệt độ T được tính bởi: 
00 0 0 0
( ) /GS GS T T vV T V V T T V T T
 
 (7) 
Như vậy: khi nhiệt độ thay đổi so với nhiệt độ tiêu chuẩn (25oC), để giữ ổn định tần số 
trung tâm, cần giữ ổn định điểm làm việc của các bóng MOSFET như tính toán. Điều này 
có thể được thực hiện bằng cách xác định điện áp VbiasT=VGS(T) phù hợp để tạo dòng đuôi 
cho bộ lọc. 
Bộ lọc Gm-C được thiết kế sử dụng công nghệ CMOS 0,35µm của X-Fab. Kích thước 
(W/L) các bóng MOSFET của OTA là: M1,M2,M51,M5: 8,75/0,35µm; 
M3,M6,M31,M41,M4: 17,5/0,35µm. 
ITAIL
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L.T.T. Hồng, V.L. Hà, L.K. Biên, “Giải pháp bù nhiệt cho bộ lọc ứng dụng trong SDR.” 90 
3. GIẢI PHÁP SỐ BÙ NHIỆT CHO BỘ LỌC Gm-C 
Giải pháp số bù nhiệt cho bộ lọc Gm-C được mô tả như Hình 3. Khối Digital sử dụng 
FPGA để tạo tín hiệu đầu vào bộ lọc bằng bộ tổ hợp tần số số trực tiếp (Direct Digital 
Synthesizer - DDS) và sử dụng bộ Biến đổi Fourier nhanh (FFT) để đo năng lượng tín hiệu 
đầu ra bộ lọc. Giá trị Vbias hiệu chỉnh phù hợp sẽ được tính toán ở khối “Hiệu chỉnh Vbias”. 
3.1. Khối xử lý số 
Bộ DDS: Bộ tổ hợp tần số theo nguyên lý DDS tạo ra các dao động hình sin sử dụng 
bảng tra cứu [8]. Một bộ tích phân số được sử dụng để tích lũy giá trị pha tương ứng với 
các giá trị mẫu trong bảng tra cứu. Bộ DDS có các đặc tính chuyển tần rất nhanh. Khi tần 
số được thay đổi, thực chất là sự thay đổi của độ dịch pha trong mỗi mẫu tín hiệu. Thời 
gian chuyển đổi tần số chính là thời gian nạp giá trị tần số mới vào thanh ghi. Trong giải 
pháp đề xuất, bộ DDS tạo ra các tần số kiểm tra qua 2 bước: (1) bước quét thô, DDS tạo ra 
Ncoarse=8 tần số từ 8MHz đến 12MHz với bước tần fcoarse=0,5MHz để ước lượng thô tần số 
trung tâm bộ lọc (kí hiệu là fc_estimate). (2) Bước quét tinh, DDS tạo ra Nfine=10 tần số xung 
quanh tần số fc_ estimate, với bước tần ffine=0,1MHz để đo chính xác fc. 
Bộ FFT: Bộ FFT là một IP Core của Xilinx [9] thực hiện tính toán biến đổi DFT thuận 
hoặc DFT nghịch với NFFT = 2
m (m = 3 đến 16) điểm. Với cấu hình bộ FFT ở cấu trúc 
dạng đường ống (pine-line), tốc độ tính toán bộ FFT bằng tốc độ xung nhịp clock nhân với 
độ dài FFT cần tính toán [9]. 
3.2. Giải pháp bù nhiệt 
Gọi tần số trung tâm danh định theo thiết kế là fc0, tần số trung tâm khi làm việc ở nhiệt 
độ T là fcT. 
Bộ lọc Gm-C được điều khiển bởi một 
thiên áp Vbias. Khi hệ thống khởi động hoặc 
đang trong quá trình hoạt động, thuật toán 
phần mềm định kỳ đánh giá lại fcT và hiệu 
chỉnh VbiasT theo các bước sau: 
Bước 1: Đặt Vbias0 cho bộ lọc như giá trị 
trong chế độ hoạt động tiêu chuẩn (nhiệt độ 
làm việc bằng 25oC) 
Bước 2: Điều khiển bộ DDS để tạo tần 
số đầu vào cho bộ lọc trong một dải tần đặt 
trước quanh tần số fc0 với một bước tần thô 
để ước lượng thô vị trí của fcT. 
Hình 3. Sơ đồ khối giải pháp bù nhiệt cho 
bộ lọc Gm-C. 
Bước 3: Đo mức năng lượng đầu ra bộ lọc sử dụng bộ biến đổi tương tự/số (ADC) và 
khối FFT. Lưu trữ dữ liệu toàn dải tần đã quét. So sánh tìm giá trị max để xác định khoảng 
tần số mà fcT nằm trong. Lặp lại bước 2 với bước tần tinh trong khoảng tần số đã xác định 
để tìm chính xác tần số fcT. 
Bước 4: Từ bảng tham chiếu dữ liệu và fcT vừa tìm được, xác định giá trị điện áp thiên 
áp VbiasT để kéo fcT về tần số danh định fc0. 
Bước 5: Điều khiển bộ biến đổi số/tương tự (DAC) tạo giá trị VbiasT cho bộ lọc. 
Bước 6: Kết thúc quá trình bù nhiệt, bộ lọc về chế độ hoạt động bình thường. 
Tính toán thời gian ước lượng tần số trung tâm bộ lọc: 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 91
Bộ lọc được thiết kế với băng thông BW=600kHz, bộ FFT được cấu hình với độ dài 
NFFT=65536 điểm, tần số xung nhịp fclk=100MHz. Như vậy độ phân giải tần số đạt được 
là res_f=fclk/NFFT=153kHz, đủ nhỏ để đo được BW/res_f=4 tần số trong băng thông bộ lọc. 
Với cấu trúc đường ống, thời gian thực thi FFT là TFFT=Tclk*NFFT=(1/fclk)*NFFT=0,655ms. 
Để tăng độ chính xác đo năng lượng tín hiệu, số mẫu FFT cần để tính trung bình được lấy 
là Naverage=10 lần cho một tín hiệu thử. Như vậy, thời gian cần có để xác định chính xác 
tần số trung tâm bộ lọc là: Tfc_cal_total=TFFT* Naverage*( Ncoarse+ Nfine)=117.9 (ms). Khoảng 
thời gian này là khá nhỏ đối với chu trình khởi tạo cũng như tự động điều chỉnh tham số 
cho thiết bị thông tin vô tuyến thông thường. 
4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 
4.1. Bộ lọc hoạt động trong điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn 
Bộ lọc được thiết kế bằng phần mềm thiết kế IC của Synopsys, sử dụng model linh kiện 
của X-fab XH035. Bộ lọc hoạt động ở tần số trung tâm 10,7MHz. 
Hình 4 là kết quả mô phỏng dải 
động điều khiển của bộ lọc khi nhiệt độ 
bằng 25oC (nhiệt độ tiêu chuẩn). Dải 
điều khiển tuyến tính khi thay đổi Vbias 
từ 0,6V đến 0,8V. Khi đó tần số trung 
tâm của bộ lọc có thể thay đổi từ 5MHz 
đến 17MHz. Khi Vbias vượt quá 1,5V, 
bóng M6 bão hòa và ITAIL hầu như 
không thay đổi. Vì vậy dải động điều 
khiển cho bộ lọc được xác định trong 
dải Vbias từ 0,6V đến 0,8V. 
Hình 4. Dải động Vbias thay đổi tần số fc. 
4.2. Bộ lọc hoạt động trong điều kiện môi trường nhiệt độ thay đổi 
Hình 5 mô tả sự ảnh hưởng của tần 
số trung tâm bộ lọc khi nhiệt độ thay 
đổi từ -40oC đến 85oC. Điện áp 
Vbias=0,7035V. Đường liền nét là kết 
quả tính toán lý thuyết theo biểu thức 
(5), đường chấm là kết quả mô phỏng 
bằng phần mềm HSPICE của 
Synopsys với thiết kế bộ lọc sử dụng 
công nghệ XH035, cho thấy kết quả 
mô phỏng phản ánh khá chính xác so 
với kết quả tính toán lý thuyết. 
Hình 5. Tần số f0 thay đổi theo nhiệt độ. 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L.T.T. Hồng, V.L. Hà, L.K. Biên, “Giải pháp bù nhiệt cho bộ lọc ứng dụng trong SDR.” 92 
Hình 6 mô tả sự thay đổi tần số 
trung tâm fc của bộ lọc khi nhiệt độ thay 
đổi từ -40oC đến 85oC với các giá trị 
Vbias khác nhau. Lượng thay đổi fc khá 
lớn, đặc biệt ở vùng nhiệt độ thấp. Tại 
điều kiện nhiệt độ chuẩn bằng 25oC, 
điện áp Vbias=Vbias0=0,7035V, fc0 bằng 
10,7MHz. Giá trị tần số này giảm tới 
25% ở nhiệt độ -40oC và tăng lên tới 
6,5% khi nhiệt độ ở 85oC. Để đưa fcT về 
giá trị danh định, khi nhiệt độ giảm cần 
tăng VbiasT, ngược lại khi nhiệt độ tăng 
cần giảm VbiasT. 
Hình 6. Sự phụ thuộc của fc vào nhiệt độ. 
4.3. Bù tần số trung tâm khi nhiệt độ thay đổi 
Thực hiện thuật toán bù tần số theo các bước mô tả trong phần 3: 
Bước 1: Đặt Vbias0 = 0,7035V cho bộ lọc ứng với nhiệt độ bằng 25
oC. 
Bước 2: Điều khiển bộ DDS để tạo tần số đầu vào cho bộ lọc, tần số thay đổi từ 8MHz 
đến 12MHz, với bước tần thô bằng 0,5Mhz. 
Bước 3: Đo mức năng lượng đầu ra bộ lọc bằng bộ FFT. Lưu trữ dữ liệu toàn dải tần 
đã quét. So sánh tìm giá trị max để xác định tần số trung tâm fcT của bộ lọc. Hình 7 cho 
thấy mức năng lượng tín hiệu lớn nhất nằm tại tần số 10MHz. Như vậy tần số trung tâm fcT 
của bộ lọc nằm quanh dải tần từ 9,5MHz đến 10,5MHz, thấp hơn so với giá trị danh định 
fc0 (bằng 10,7MHz). 
Hình 7. Phổ tín hiệu đầu ra quét thô. 
Hình 8. Phổ tín hiệu đầu ra quét tinh. 
 Lặp lại bước 2 và 3 với tần số đầu vào quét từ 9,5MHz đến 10,5MHz với bước tần tinh 
bằng 0,1MHz. Hình 8 cho thấy fcT nằm tại 10,2MHz. 
Bước 4: Từ bảng tham chiếu và fcT vừa tìm được, xác định giá trị điện áp thiên áp VbiasT 
để kéo fcT về tần số danh định fc bằng 10,7MHz. Từ Hình 6 có thể xác định được VbiasT cần 
đặt là 0,71V. 
Bước 5: Điều khiển bộ DAC tạo giá trị VbiasT bằng 0,71V cho bộ lọc. 
Hình 9 mô tả kết quả điều chỉnh fcT ở các giá trị nhiệt độ T khác nhau. Các đường liền 
nét là đặc tuyến biên độ/tần số ban đầu của bộ lọc ứng với các nhiệt độ -40oC, -20oC, 0oC, 
20oC, 40oC, 60oC, và 80oC. Bảng 1 minh họa cấu trúc bộ dữ liệu với các trường nhiệt độ, 
tần số và thiên áp, từ đó tần số fcT có giá trị tương ứng và thiên áp VbiasT điều chỉnh bộ lọc 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 93
có thể được xác định. Cơ sở dữ liệu thực tế có thể được xây dựng với độ phân giải bước 
nhiệt độ nhỏ theo yêu cầu độ chính xác (ví dụ bước 1oC). 
Bảng 1. Xác định giá trị fcT và hiệu chỉnh VbiasT. 
Nhiệt độ (oC) -40 -20 0 20 40 60 80 
fc (MHz) 7,93 9,13 10,04 10,67 11,07 11,29 11,39 
Vbias0 (V) 0,705 0,705 0,705 0,705 0,705 0,705 0,705 
VbiasT (V) 0,736 0,725 0,714 0,706 0,698 0,692 0,687 
Các đường nét liền là đặc 
tuyến biên độ/tần số của bộ lọc 
sau khi điều chỉnh Vbias, cho thấy 
bộ lọc có tần số trung tâm sau 
hiệu chỉnh nằm trong dải 
10,7MHz±10kHz. Như vậy giải 
pháp hiệu chỉnh đề xuất cho phép 
giảm độ sai lệch fc xuống dưới 
0,1%. Độ sai lệch này phụ thuộc 
vào độ chính xác của điện áp 
Vbias. Tham số này phụ thuộc chủ 
yếu vào chất lượng bộ DAC. 
Hình 9. Điều chỉnh tần số fcT về fc0 bằng 10,7MHz. 
Bước 6: Kết thúc quá trình bù nhiệt, bộ lọc về chế độ hoạt động bình thường. 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo đã trình bày một giải pháp bù sai số tần số trung tâm do ảnh hưởng của nhiệt 
độ làm việc cho bộ lọc trung tần 10,7MHz kiểu Gm-C. Bộ lọc được thiết kế sử dụng công 
nghệ CMOS 0,35µm. Tần số trung tâm bộ lọc được ước lượng bằng thuật toán xử lý tín 
hiệu số, và thiên áp cho bộ lọc Gm-C được điều chỉnh, cho phép giảm độ sai lệch tần số 
trung tâm từ 25% xuống dưới 0,1% khi nhiệt độ thay đổi từ -40oC đến 85oC, đạt được độ 
chính xác hiệu chỉnh khá tốt khi so sánh với các giải pháp điều chỉnh bằng cấu trúc mạch 
analog khác (0,66% như trong [1], 6% như trong [6]). Giải pháp được ứng dụng hiệu quả 
trong các hệ thống vô tuyến định dạng mềm (SDR). 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Arash Moradi, “Temperature Compensation in OTA-C Integrators Using a Resistive 
Bridge”, Master Thesis, Concordia University, Canada, (2009). 
[2]. David Chamla, Andreas .K, Andreia .C, Didier .B, “A Switchable-Order Gm-C 
Baseband Filter With Wide Digital Tuning for Configurable Radio Receivers”, IEEE 
Journal Of Solid-state Circuits, Vol. 42, No. 7, Jul (2007) 
[3]. Mingdeng .C, José S.M, Shahriar .R, Moises .R, “A 2-Vpp 80–200-MHz Fourth-
Order Continuous-Time Linear Phase Filter With Automatic Frequency Tuning”, 
IEEE Journal Of Solid-state Circuits, Vol38,No10,(2003). 
[4]. Montree Siripruchyanun, “A Temperature Compensation Technique for CMOS 
Current Controlled Current Conveyor (CCCII)”, King Mongkut’s Institute of 
Technology North Bangkok Bangkok, 10800, Thailand, (1999) 
[5]. Pan.W, Ma. C, Gan. Y, Ye. T, “A reconfigurable OTA-C baseband filter with wide 
digital tuning for GNSS receivers”, Journal of Semiconductors, Vol.31, No.9, 
Chinese Institute of Electronics, (2010) 
[6]. Purushottam Parajuli, “Design and simulation of all-CMOS temperature-
compensated gm-C bandpass filters and sinusoidal oscillators”, Master Thesis, 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L.T.T. Hồng, V.L. Hà, L.K. Biên, “Giải pháp bù nhiệt cho bộ lọc ứng dụng trong SDR.” 94 
University of Akron, Ohio, USA, August (2011) 
[7]. Soolmaz Abbasalizadeh, Samad Sheikhaei, Behjat Forouzandeh, “A 0.9 V Supply 
OTA in 0.18 μm CMOS Technology and Its Application in Realizing a Tunable Low-
Pass Gm-C Filter for Wireless Sensor Networks”, SciRes, 
 (2013) 
[8]. Xilinx, “DDS Compiler v6.0”, LogiCORE IP Product Guide, 2015 
[9]. Xilinx, “Fast Fourier Transform v9.0”, LogiCORE IP Product Guide, 2015 
[10]. Yuelin Cui, “A Feedback Control Technique to Compensate for the Temperature 
Dependence of the Transconductance of CMOS Transistors and Its Application in gm-
C Filters”, Master Thesis, Concordia Uni, (2004) 
ABSTRACT 
TEMPERATURE-COMPENSATED SOLUTION FOR 
TUNABLE CMOS Gm-C FILTER IN SDR 
This paper presents a variance compensation solution for the central frequency of 
the IF10.7MHz Gm-C filter under the effect of operating temperature. The designed 
filter is implemented in CMOS 0.35µm. A digital processing algorithm is used to 
estimate the central frequency, then the tunable Gm-C filter will be adjusted by an 
appropriate bias voltage, resulting in the reduction of the frequency variance to under 
0.1% when the change of the operating temperature in the range of -40oC to 85oC. 
This solution can be applied efficiently in the software-defined radio systems. 
Keywords: Temperature-compensated, Tunable filter, CMOS, Gm-C, SDR. 
Nhận bài ngày 03 tháng 3 năm 2016 
Hoàn thiện ngày 05 tháng 4 năm 2016 
Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 4 năm 2016 
Địa chỉ: Viện Điện tử / Viện KHCN Quân sự. 
 *Email: vulehuongha@yahoo.com