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Analysis, design and implementation of analog/RF blocks suitable for a multi-band analog interface for CMOS SOCs

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Analysis, design and implementation of analog/RF blocks suitable for a multi-band analog interface for CMOS SOCs

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Título Analysis, design and implementation of analog/RF blocks suitable for a multi-band analog interface for CMOS SOCs
Outro título Análise, projeto e implementação de blocos analógicos/RF aplicados a uma interface analógica multi-banda para sistemas-em-chip (SOCs) em CMOS
Autor Cortes, Fernando da Rocha Paixao
Orientador Bampi, Sergio
Data 2008
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Informática. Programa de Pós-Graduação em Computação.
Assunto Cmos
Microeletronica
[en] CMOS analog/RF design
[en] Frequency translation
[en] Gilbert cell
[en] High frequency
[en] Mixed-signal
[en] Mixer
[en] Variable gain amplifier
Resumo O desenvolvimento de tecnologias de integração para circuitos integrados junto com a demanda de cada vez mais processamento digital de sinais, como em sistemas de telecomunicações e aplicações SOC, resultaram na crescente necessidade de circuitos mistos em tecnologia CMOS integrados em um único chip. Em um trabalho anterior, a arquitetura de uma interface analógica para ser usada em aplicações SOC mistas foi desenvolvida e implementada. Basicamente esta interface é composta por uma célula analógica fixa (fixed analog cell – FAC), que translada o sinal de entrada para uma freqüência de processamento fixa, e por um bloco digital que processa este sinal. Primeiramente, as especificações de sistema foram determinadas considerando o processamento de sinais de três bandas de freqüência diferentes: FM, vídeo e celular, seguido por simulações de alto-nível do sistema da FAC. Então, uma arquitetura heteródina integrada CMOS para o front-end que integrará a FAC, composto por 2 mixers ativos e um amplificador de ganho variável, foi apresentada, enumerando-se e propondo-se soluções para os desafios de projeto e metodologia. Os blocos analógicos/RF, juntamente com o front-end, foram projetados e implementados em tecnologia CMOS IBM 0.18μm, apresentando-se simulações e medidas de um protótipo físico.
Abstract The development of IC technologies coupled with the demand for more digital signal processing integrated in a single chip has created an increasing need for design of mixed-signal systems in CMOS technology. Previously, a general analog interface architecture targeted to mixed-signal systems on-chip applications was developed and implemented, which is composed by a fixed analog cell (FAC), that translates the input signal to a processing frequency, and a digital block, that processes the signal. The focus of this thesis is to analyze, design and implement analog/RF building blocks suitable for this system. First, a set of system specifications is developed and verified through system level simulations for the FAC system, aiming the signal processing of three target applications: FM, video and digital cellular frequency bands. Then, a fully CMOS integrated dual-conversion heterodyne front-end architecture with 2 active mixers and a variable-gain amplifier is presented, enumerating and proposing solutions for the design challenges and methodology. The stand-alone building blocks and the front-end system are designed and implemented in IBM 0.18μm CMOS process, presenting simulations and experimental data from an actual physical prototype.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/13132
Arquivos Descrição Formato
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