Design of baseband TIA for a SAW-Less LTE Diversity Receiver

This report describes the design of a Trans-Impedance Amplifier (TIA), performing channel-selection filtering in the baseband section of a SAW-Less LTE Diversity Receiver. The lack of RF-Filtering (usually performed by SAW filter) at the input of the receiving chain imposes stringent requirements on the receiver from the standpoint of linearity, especially in the baseband section, since it requires the TIA to handle huge out-of-band interferers. In traditional design such interferers are filtered-out by putting a big capacitance at the input of the OpAmp. Unfortunately this capacitance degrades noise performance of the receiver and increases area occupation. A different solution is adopted here: the OpAmp is designed to be conditionally stable and the feedback network is optimized in such a way as to guarantee stability, while achieving high loop gain over an extended bandwidth, which benefits the linearity. Such approach ensures an effective virtual ground on a wider range of frequency, allowing the use of smaller input capacitance, with benefits on noise. Simulation results are provided, testing performance of the TIA alone and of the overall chain.

Progetto di Amplificatore di Trans-Impedenza per la sezione di banda base di un ricevitore di diversità per standard LTE privo di filtro SAW. Questo lavoro descrive il progetto di un Amplificatore di Trans-Impedenza, che effettua il filtraggio per la selezione di canale nella sezione di banda base di un ricevitore di diversità per lo standard LTE privo di filtro SAW. La mancanza di filtraggio a Radio-Frequenza (convenzionalmente effettuato dal filtro SAW) all'ingresso della catena di ricezione impone stringenti specifiche al ricevitore dal punto di vista della linearità, specialmente nella sezione di banda base, poiché porta l'Amplificatore di Trans-Impedenza a dover essere in grado di gestire forti interferenti fuori banda. Solitamente tali interferenti sono filtrati inserendo una grossa capacità all'ingresso dell'Amplificatore Operazionale. Sfortunatamente tale capacità degrada le prestazioni di rumore del ricevitore ed incrementa l'occupazione di area. Una differente soluzione viene adottata in questo caso: l'Amplificatore Operazionale è progettato per essere condizionatamente stabile e la rete di retroazione è ottimizzata in maniera tale da garantire la stabilità del circuito, mantenendo un elevato guadagno d'anello su una estesa larghezza di banda, che migliora la linearità. Tale approccio assicura una efficace massa virtuale su un intervallo più esteso di frequenze, permettendo l'impiego di una capacità d'ingresso più ridotta, che è vantaggioso per il rumore. Sono forniti i risultati delle simulazioni, che mettono alla prova le prestazioni del solo Amplificatore di Trans-Impedenza e dell'intera catena.