View
11
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB
en CMOS 0.35 µm
Universidad de Las Palmas de Universidad de Las Palmas de Gran CanariaGran Canaria
Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de TelecomunicaciónTelecomunicación
Tutor:Tutor: Francisco Javier Del Pino SuárezFrancisco Javier Del Pino Suárez Autor: Hugo García VázquezAutor: Hugo García Vázquez
Cotutor:Cotutor: Jesús Rubén Pulido MedinaJesús Rubén Pulido Medina Septiembre de 2006Septiembre de 2006
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
2 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
3 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
IntroducciónIntroducción
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
4 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
IntroducciónIntroducciónFijasFijas
MMDSMMDS
LMDSLMDS
Microondas punto a puntoMicroondas punto a punto
Enlaces ópticosEnlaces ópticos
MóvilesMóvilesWWANWWAN
WMANWMAN
WLANWLAN
WPANWPAN
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
5 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
IntroducciónIntroducción
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
6 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
IntroducciónIntroducción
WPANWPAN
- Bandas ISM (2.45 GHz)- 79 canales 1 MHz
- 2.1 Mbps
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
7 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
IntroducciónIntroducciónUltra Banda Ancha (UWB, Ultra Wide Ultra Banda Ancha (UWB, Ultra Wide BandBand))
Velocidades de transmisión de hasta 400Velocidades de transmisión de hasta 400--500 Mbps500 Mbps
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
8 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
IntroducciónIntroducciónUltra Banda Ancha (UWB, Ultra Wide Ultra Banda Ancha (UWB, Ultra Wide BandBand))
Generación de señales de UWB:Generación de señales de UWB:IRIR--UWBUWB
CBCB--UWBUWB
FCC (Federal FCC (Federal CommunicationsCommunications CommissionsCommissions))802.15.3a basados probablemente en CB802.15.3a basados probablemente en CB--UWBUWB
MBOA (MBOA (MultibandMultiband OFDM OFDM AllianceAlliance) ) Espectro de 3.1Espectro de 3.1--10.6 GHz10.6 GHz
14 bandas de 528 MHz14 bandas de 528 MHz
Moduladas en QPSKModuladas en QPSK--OFDM 128OFDM 128
Tasa de datos de 53.3Tasa de datos de 53.3--480 Mbps480 Mbps
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
9 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
IntroducciónIntroducciónUltra Banda Ancha (UWB, Ultra Wide Ultra Banda Ancha (UWB, Ultra Wide BandBand))
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
10 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
11 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
ObjetivosObjetivos
Diseño de un LNA de Ultra Banda Ancha para Diseño de un LNA de Ultra Banda Ancha para un receptor de UWB (estándar 802.15.3a) en un receptor de UWB (estándar 802.15.3a) en CMOS 0.35 CMOS 0.35 µµmm
Verificación de la validez de la tecnología Verificación de la validez de la tecnología empleada en la implementación de un LNA empleada en la implementación de un LNA para dicho estándar.para dicho estándar.
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
12 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
13 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
Características del estándar IEEE 802.15.3aCaracterísticas del estándar IEEE 802.15.3a
Especificaciones del receptor para UWBEspecificaciones del receptor para UWB--MBOAMBOA
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
14 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
GananciaGanancia
Figura de ruidoFigura de ruido
Punto de intercepción de tercer orden (IP3)Punto de intercepción de tercer orden (IP3)
Coeficiente de onda estacionaria (VSWR)Coeficiente de onda estacionaria (VSWR)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
15 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
GananciaGanancia
LNA
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
entrada
salida
VVdBG log20)(
entrada
salida
VVG =
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
16 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
Figura de ruidoFigura de ruido
ANi
N
GPP
NF⋅
= 0
000 //
SNRSNR
PPPP
NF i
NS
iNiS ==
LNA
LNA
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
17 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
RuidoRuidoFigura de ruidoFigura de ruido
NF3
GA3
NF1
GA1
NF2
GA2
21
3
1
21 .
11
AAA GGNF
GNFNFNF −
+−
+=
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
18 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
ω1
señal deseada señal deseada
OIM3
ω2ω
ω1 ω2
ω
ω1 ω2 2ω2-ω1
ω2ω1-ω2
ω2ω1-ω2 ω1 ω2 2ω2-ω1
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
Punto de intercepción de tercer orden (IP3)Punto de intercepción de tercer orden (IP3)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
19 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
Punto de intercepción de tercer orden (IP3)Punto de intercepción de tercer orden (IP3)
ω
∆P
Pout
IM3
2P∆
2ω1-ω2 ω1 ω2 2ω2-ω1Pentrada (dBm)
Potencia de la señal principal
Potencia de IM
(IM3)
OIP3
ω1
ω2
ω
∆P
IIP320 log (Ain)
2P∆
Psalida (dBm)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
20 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los sistemas de RFCaracterísticas de los sistemas de RF
Coeficiente de onda estacionaria (VSWR)Coeficiente de onda estacionaria (VSWR)
11||
0
0
+−
=+−
=ΓVSWRVSWR
ZZZZ
L
LL
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
21 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características del estándar IEEE 802.15.3aCaracterísticas del estándar IEEE 802.15.3a
Propuesto por la MBOAPropuesto por la MBOAEspectro de 3.1Espectro de 3.1--10.6 GHz10.6 GHz
14 bandas de 528 MHz14 bandas de 528 MHz
Moduladas en QPSKModuladas en QPSK--OFDM 128OFDM 128
Tasa de datos de 53.3Tasa de datos de 53.3--480 Mbps480 Mbps
Frecuencia central de la banda = 2904 + 528 Frecuencia central de la banda = 2904 + 528 ×× nbnb, , nbnb = = 1….14 (MHz)1….14 (MHz)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
22 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Especificaciones del receptor para UWBEspecificaciones del receptor para UWB--MBOAMBOAEstructura del Estructura del receptor zeroreceptor zero--IFIF
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
23 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características del estándar IEEE 802.15.3aCaracterísticas del estándar IEEE 802.15.3aDesafíos en el diseño de receptores MBDesafíos en el diseño de receptores MB--OFDMOFDM
Adaptación de la impedancia de banda anchaAdaptación de la impedancia de banda ancha
Aparecen señales Aparecen señales bloqueantesbloqueantes → Mejor linealidad→ Mejor linealidad
Filtros para seleccionar los canales en banda base con un Filtros para seleccionar los canales en banda base con un alto rechazo a la frecuencia de corte de 264 MHzalto rechazo a la frecuencia de corte de 264 MHz
Necesitan un sintetizador de frecuencia de banda ágilNecesitan un sintetizador de frecuencia de banda ágil
Pureza del oscilador localPureza del oscilador local
Ganancia equilibrada entre los canales I y Q y eficiencia en Ganancia equilibrada entre los canales I y Q y eficiencia en las fases en cuadratura del LOlas fases en cuadratura del LO
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
24 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
60 dBTotal CAG
84 dBGanancia tensión
-100 dBc/Hz a 1 MHzRuido de fase
-18.56 dBm/-9 dBmGanancia de compresión a 1dB/IIP3
6-7 dBNF
-83.6 a -72.6 dBmSensibilidad
Especificaciones del receptor para UWBEspecificaciones del receptor para UWB--MBOAMBOA
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
25 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3aEstándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
26 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsAmplificador de banda estrechaAmplificador de banda estrecha
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
27 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsAmplificador de banda anchaAmplificador de banda ancha
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
28 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsAmplificador de banda anchaAmplificador de banda ancha
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
29 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsAmplificador de banda anchaAmplificador de banda ancha
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
30 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsCarga de banda anchaCarga de banda ancha
Carga RCCarga RC
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
31 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsCarga de banda anchaCarga de banda ancha
SeriesSeries--peakingpeaking
Mejora BWMejora BWRC RC * 1.41* 1.41
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
32 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsCarga de banda anchaCarga de banda ancha
ShuntShunt--peakingpeaking
Mejora BWMejora BWRC RC * 1.85 * 1.85
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
33 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsCarga de banda anchaCarga de banda ancha
SeriesSeries--ShuntShunt--peakingpeaking
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
34 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsEstructura del LNA1Estructura del LNA1
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
35 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsEstructura del LNA2Estructura del LNA2
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
36 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAsFuente de corriente con transistores MOSFuente de corriente con transistores MOS
( )( ) N
LW
LW
II
==1
2
1
2
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
37 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
38 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Consta de:Consta de:
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
39 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
40 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
41 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Alimentar y polarizar
Diseño de la red de entrada
Ajuste del cascodo
Ajuste de la carga
Adaptación de la salida
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
42 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoDiseño de la red de entradaDiseño de la red de entrada
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
43 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoDiseño de la red de entradaDiseño de la red de entrada
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
44 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoAjuste del cascodoAjuste del cascodo
Ajuste de WAjuste de WM1M1
Ajuste de WAjuste de WM2M2
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
45 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoAjuste de la carga del LNA1Ajuste de la carga del LNA1
Ajuste de RAjuste de RLL
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
46 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoAjuste de la carga del LNA1Ajuste de la carga del LNA1
Ajuste de LAjuste de LLL
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
47 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoAjuste de la carga del LNA2Ajuste de la carga del LNA2
Ajuste de RAjuste de RLL
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
48 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoAjuste de la carga del LNA2Ajuste de la carga del LNA2
Ajuste de CAjuste de CCC
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
49 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoAjuste de la carga del LNA2Ajuste de la carga del LNA2
Ajuste de LAjuste de LCC
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
50 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoAjuste de la carga del LNA2Ajuste de la carga del LNA2
Ajuste de LAjuste de LLL
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
51 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Introducción de componentes reales y Introducción de componentes reales y padspads
Diseño del LNA1 y LNA2Diseño del LNA1 y LNA2Banda entera (3.1Banda entera (3.1--10.6 GHz)10.6 GHz)
Modo 2 (3.1Modo 2 (3.1--8.2 GHz)8.2 GHz)
Modo 1 (3.1Modo 1 (3.1--4.8 GHz)4.8 GHz)
Introducción de las bobinas realesIntroducción de las bobinas reales
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
52 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
PadsPads
R = 31 R = 31 ΩΩ
C = 360 C = 360 fFfF
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
53 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemático LNA1Diseño a nivel de esquemático LNA1Banda entera (3.1Banda entera (3.1--10.6 GHz)10.6 GHz)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
54 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemático LNA2Diseño a nivel de esquemático LNA2Banda entera (3.1Banda entera (3.1--10.6 GHz)10.6 GHz)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
55 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemático LNA1Diseño a nivel de esquemático LNA1Modo 2 (3.1Modo 2 (3.1--8.2 GHz)8.2 GHz)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
56 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemático LNA2Diseño a nivel de esquemático LNA2Modo 2 (3.1Modo 2 (3.1--8.2 GHz)8.2 GHz)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
57 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemático LNA1Diseño a nivel de esquemático LNA1Modo 1 (3.1Modo 1 (3.1--4.8 GHz)4.8 GHz)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
58 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemático LNA2Diseño a nivel de esquemático LNA2Modo 1 (3.1Modo 1 (3.1--4.8 GHz)4.8 GHz)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
59 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemáticoIntroducción de las bobinas realesIntroducción de las bobinas reales
Modelo de la bobinaModelo de la bobina
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
60 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
26ITOTAL (mA)
5.5NF máx. (dB)
3.8NF mín. (dB)
20Ganancia máx. (dB)
11.9Ganancia mín. (dB)
Diseño a nivel de esquemático LNA1Diseño a nivel de esquemático LNA1Resultados con bobinas realesResultados con bobinas reales
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
61 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
1.106-7.4441.973IIP3 (dBm)
4.8 GHz4 GHz3.1 GHz
Diseño a nivel de esquemático LNA1Diseño a nivel de esquemático LNA1Resultados con bobinas realesResultados con bobinas reales
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
62 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
27ITOTAL (mA)
5.5NF máx. (dB)
3.9NF mín. (dB)
13.6Ganancia máx. (dB)
11.7Ganancia mín. (dB)
Diseño a nivel de esquemático LNA2Diseño a nivel de esquemático LNA2Resultados con bobinas realesResultados con bobinas reales
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
63 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
-1.4812.4473.287IIP3 (dBm)
4.8 GHz4 GHz3.1 GHz
Diseño a nivel de esquemático LNA2Diseño a nivel de esquemático LNA2Resultados con bobinas realesResultados con bobinas reales
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
64 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
65 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
16.88ITOTAL (mA)
6.5NF máx. (dB)
5NF mín. (dB)
16.8Ganancia máx. (dB)
11Ganancia mín. (dB)
Diseño a nivel de layout LNA1Diseño a nivel de layout LNA1Esquemático con Esquemático con kitkit de diseño 3.70de diseño 3.70
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
66 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA1Diseño a nivel de layout LNA1Esquemático con Esquemático con kitkit de diseño 3.70de diseño 3.70
10.0310.8811.49OIP3 (dBm)
4.8 GHz4 GHz3.1 GHz
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
67 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA1Diseño a nivel de layout LNA1Análisis de MontecarloAnálisis de Montecarlo
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
68 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
16.96ITOTAL (mA)
6.1NF máx. (dB)
5.2NF mín. (dB)
12Ganancia máx. (dB)
11Ganancia mín. (dB)
Diseño a nivel de layout LNA2Diseño a nivel de layout LNA2Esquemático con Esquemático con kitkit de diseño 3.70de diseño 3.70
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
69 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA2Diseño a nivel de layout LNA2Esquemático con Esquemático con kitkit de diseño 3.70de diseño 3.70
8.248.6810.48OIP3 (dBm)
4.8 GHz4 GHz3.1 GHz
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
70 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA2Diseño a nivel de layout LNA2Análisis de MontecarloAnálisis de Montecarlo
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
71 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
Reglas de diseño de la tecnologíaReglas de diseño de la tecnología
Optimizar el diseño para evitar posibles dispersiones Optimizar el diseño para evitar posibles dispersiones de los parámetrosde los parámetros
Conectar el sustrato a tierraConectar el sustrato a tierra
Utilizar las estructuras dummies para reducir la Utilizar las estructuras dummies para reducir la tolerancia de los dispositivostolerancia de los dispositivos
etc.etc.
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
72 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA1Diseño a nivel de layout LNA1
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
73 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA1Diseño a nivel de layout LNA1
16.88ITOTAL (mA)
9NF máx. (dB)
7.5NF mín. (dB)
12.2Ganancia máx. (dB)
7.5Ganancia mín. (dB)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
74 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA2Diseño a nivel de layout LNA2
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
75 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA2Diseño a nivel de layout LNA2
16.96ITOTAL (mA)
10NF máx. (dB)
7.6NF mín. (dB)
9Ganancia máx. (dB)
4Ganancia mín. (dB)
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
76 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
1.551.11.291.55VSWR2 mín.
1.211.11VSWR1 mín.
7.6 dB5.2 dB7.5 dB5 dBNF mín.
9 dB12 dB12 dB16.8 dBGanancia máx.
LNA2 LAYOUT
LNA2 ESQUEMÁTICO
LNA1 LAYOUT
LNA1 ESQUEMÁTICO
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
77 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Diseño a nivel de layout LNA2Diseño a nivel de layout LNA2
948.8 µm * 759.7 µm948.8 µm * 759.7 µmÁrea del chip
16.96 mA16.88 mAITOTAL
1 V1 VVBias
3.3V3.3 VVcc
200 fF--------------CC
1 pF1 pFC2
179 fF179 fFC1
80 Ω14 ΩRL
5.5 nH---------------LC
5.5 nH4 nHLL
0.5 nH0.5 nHLS
5 nH5 nHLG
1 nH1 nHL2
5.5 nH5.5 nHL1
1000 Ω1000 ΩRREF
200 µm200 µmWM5
100 µm100 µmWM4 RAMA REF.
130 µm130 µmWM3
200 µm200 µmWM2
200 µm200 µmWM1
LNA2LNA1
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
78 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
79 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
ConclusionesConclusiones
Con la tecnología Con la tecnología SiGeSiGe 0.35 0.35 µmµm se pueden realizar diseños se pueden realizar diseños aceptables de componentes analógicos de RF para UWBaceptables de componentes analógicos de RF para UWB
Aunque no se haya conseguido realizar el diseño para toda Aunque no se haya conseguido realizar el diseño para toda la banda, si se ha logrado realizar con éxito para el modo 1la banda, si se ha logrado realizar con éxito para el modo 1
Un logro a destacar, es la novedosa estructura que se Un logro a destacar, es la novedosa estructura que se presenta con el LNA2, con ella se consigue aplanar la presenta con el LNA2, con ella se consigue aplanar la ganancia más que en el caso del shuntganancia más que en el caso del shunt--peaking clásicopeaking clásico
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
80 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
ConclusionesConclusiones
Este trabajo pertenece a una línea de investigación de más Este trabajo pertenece a una línea de investigación de más envergadura (WITNESS)envergadura (WITNESS)
El presente trabajo tiene continuidad en aspectos como la El presente trabajo tiene continuidad en aspectos como la medida de los circuitos y la integración en la cadena del medida de los circuitos y la integración en la cadena del receptor para UWBreceptor para UWB
Posibilidad hacer pruebas con otras tecnologías más Posibilidad hacer pruebas con otras tecnologías más modernas junto con la estructura shuntmodernas junto con la estructura shunt--peaking peaking modificada es una línea de trabajo que, a buen seguro, modificada es una línea de trabajo que, a buen seguro, podría arrojar resultados relevantes.podría arrojar resultados relevantes.
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
81 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
Estructura del ProyectoEstructura del Proyecto
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivos
Estándar IEEE 802.15.3a Estándar IEEE 802.15.3a
Características de los LNAsCaracterísticas de los LNAs
Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.35 de AMS0.35 de AMS
Diseño a nivel de esquemáticoDiseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layoutDiseño a nivel de layout
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 µm
82 Hugo García Vázquez Septiembre 2006
37.875,41 €TOTAL (I.G.I.C 5%)
36.071,82 €PRESUPUESTO FINAL
378 €Otros costes
1.600 €Costes de fabricación
153,82 €Costes de amortización
33.940 €Costes de ingeniería
GastosDescripción
PresupuestoPresupuesto
Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB
en CMOS 0.35 µm
Universidad de Las Palmas de Universidad de Las Palmas de Gran CanariaGran Canaria
Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de TelecomunicaciónTelecomunicación
Tutor:Tutor: Francisco Javier Del Pino SuárezFrancisco Javier Del Pino Suárez Autor: Hugo García VázquezAutor: Hugo García Vázquez
Cotutor:Cotutor: Jesús Rubén Pulido MedinaJesús Rubén Pulido Medina Septiembre de 2006Septiembre de 2006
Recommended