Sub-1-V, 900-MHz ULP Folded-LNA em 28 nm CMOS

• Autor(a) principal: Severo, Iago Rockstroh Molina
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/262161
• topic: Tecnologia sem fio; Amplificadores; Cmos; Low noise amplifier; ultra-low power; Narrowband; CMOS

Na área de dispositivos de comunicação, a tecnologia wireless é crítica. Estimou-se em 2015 que havia 15,4 bilhões de dispositivos conectados em rede no mundo. É esperado que este número dobre até 2021, chegando a 30,8 bilhões de conexões à Internet, a maioria delas máquina-máquina. Para atender essas expectativas, novas soluções no desenvolvimento de circuitos integrados (CIs) de radiofrequência (RF) CMOS de baixo custo são necessárias. O objetivo deste trabalho de conclusão de curso é desenvolver um amplificador de baixo ruído (LNA) que busca aprimorar a eficiência de receptores de RF CMOS integrados, utilizados em bandas sub-GHz para IoT. Esta eficiência oferece um consumo ultra baixo de potência (ULP), com baixa tensão de alimentação (ULV) atendendo especificações gerais de alto ganho de tensão, baixa figura de ruído (NF), baixa distorção harmônica e alta linearidade, em banda-estreita. Neste projeto, é usado a metodologia de design de fluxo de amplificadores analógicos CMOS. O desenvolvimento destes amplificadores é realizado no nível de circuito esquemático, então aprimorados, rotina de verificações e simulações com extração de elementos passivos parasitas do CI. A pesquisa é guiada pelas contribuições científicas do estado-da-arte em LNA que utilizam topologia de degeneração indutiva e redes de casamento utilizando indutores. Os resultados parciais dos amplificadores em 28nm TSMC projetados em 900MHz atingem o consumo de potência abaixo de 1 mW com tensão de alimentação de 700mV. Valores menores de alimentação obtiveram êxito com uso de topologias avançadas com estágios de transcondutância e no uso de indutores integrados sobre o projeto. O ganho de tensão chegou ao máximo de 21,4 dB em função do casamento de entrada, que possibilitou atingir a reflexão de sinal na entrada de -16,6 dB. A figura de ruído obtido foi de 1,53 dB.