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Presentation Transcript

  1. Progetto di un VCO a basso rumore di fase in tecnologia CMOS standard per applicazioni Wireless a basso consumo Sergio Gagliolo Correlatore Relatore Chiar.mo Prof. Ing. Daniele Caviglia Dott. Ing. Giacomo Pruzzo

  2. Applicazioni L’oscillatore locale (LO) rappresenta uno dei blocchi fondamentali per un sistema di comunicazioni wireless o wireline. Wi-Fi (802.11g), Bluetooth, ZigBee (802.15) …

  3. Obiettivi PRELIMINARI: • Analisi delle origini del rumore di fase. • Studio e caratterizzazione di induttori integrati e relativi modelli circuitali • Studio e caratterizzazione di varactor MOS • FINALI: • Realizzazione di un’oscillatore monolitico integrato a basso rumore di fase, basso consumo con una tecnologia CMOS standard.

  4. Purezza Spettrale • Il fattore determinante tra le caratteristiche di un oscillatore è la purezza spettrale, usualmente caratterizzata dal rumore di fase.

  5. Topologia del Circuito VCO struttura differenziale con controllo in tensione.

  6. Topologia del Circuito Induttori integrati

  7. Topologia del Circuito MOS Varactor Permettono il controllo in tensione.

  8. Topologia del Circuito Coppia differenziale

  9. Topologia del Circuito Source Follower

  10. Topologia del Circuito Specchi per la polarizzazione

  11. Topologia del Circuito Uscita differenziale Carico 50 Ohm 50 pF

  12. Induttori • Gli induttori integrati sono realizzati con una struttura planare incrociata a presa centrale. L1 Presa centrale L2

  13. Modello Induttori On-chip • Per tener conto degli effetti di perdita, gli induttori vengono sostituiti da circuiti RLC a parametri concentrati.

  14. Varactor Il varactor realizzato con due transistor MOS di tipo N.

  15. Varactor Il varactor realizzato con due transistor MOS di tipo N. Zona di utilizzo del Varactor Vtune 0.90…1.70V Cvar 3.09…1.36pF

  16. CMOS VCO VCO Evaluation Board VCO layout Tecnologia AMS 0.35µm

  17. Tuning Range • Sensibilità del VCO: • Consumi (low power):

  18. Spettro del segnale in uscita

  19. Sviluppi Futuri • VCO a frequenza più elevata unito ad un divisore di frequenza (già in studio). • Tecnologia per prestazioni migliori in ambito RF(0.18 µm) • Utilizzo di varactor realizzati con N-MOS in N-WELL (maggior linearità) • Sistema di trasmissione/ricezione completo on chip.