Metodologia Per la Caratterizzazione di amplificatori a basso rumore per UMTS

In questo lavoro si presenta una metodologia di progettazione elettronica a livello di sistema, affrontando il problema della caratterizzazione dello spazio di progetto dell' amplificatore a basso rumore costituente il primo stadio di un front end a conversione diretta per UMTS realizzato in tecnologia CMOS con lunghezza di canale .18u. La metodologia è sviluppata al fine di valutare in modo quantititativo le specifiche ottime di sistema per il front-end stesso e si basa sul concetto di Piattaforma Analogica, che prevede la costruzione di un modello di prestazioni per il blocco analogico basato su campionamento statistico di indici di prestazioni del blocco stesso, misurati tramite simulazione di dimensionamenti dei componenti attivi e passivi soddisfacenti un set di equazioni specifico della topologia circuitale. Gli indici di prestazioni vengono successivamente ulizzati per parametrizzare modelli comportamentali utilizzati nelle fasi di ottimizzazione a livello di sistema. Modelli comportamentali atti a rappresentare i sistemi RF sono stati pertanto studiati per ottimizzare la scelta delle metriche di prestazioni. L'ottimizzazione dei set di equazioni atti a selezionare le configurazione di interesse per il campionamento ha al tempo stesso richiesto l'approfondimento dei modelli di dispositivi attivi validi in tutte le regioni di funzionamento, e lo studio dettagliato della progettazione degli amplificatori a basso rumore basati su degenerazione induttiva. Inoltre, il problema della modellizzazione a livello di sistema degli effetti della comunicazione tra LNA e Mixer è stato affrontato proponendo e analizzando diverse soluzioni. Il lavoro ha permesso di condurre un'ottimizzazione del front-end UMTS, giungendo a specifiche ottime a livello di sistema per l'amplificatore stesso

Fast, non-monte-carlo estimation of transient performance variation due to device mismatch

This paper describes an efficient way of simulating the effects of device random mismatch on circuit transient characteristics, such as variations in delay or in frequency. The proposed method models DC random offsets as equivalent AC pseudo-noises and leverages the fast, linear periodically time-varying (LPTV) noise analysis available from RF circuit simulators. Therefore, the method can be considered as an extension to DC match analysis and offers a large speed-up compared to the traditional Monte-Carlo analysis. Although the assumed linear perturbation model is valid only for small variations, it enables easy ways to estimate correlations among variations and identify the most sensitive design parameters to mismatch, all at no additional simulation cost. Three benchmarks measuring the variations in the input offset voltage of a clocked comparator, the delay of a logic path, and the frequency of an oscillator demonstrate the speed improvement of about 100-1000x compared to a 1000-point Monte-Carlo method

Simulation-based high-level synthesis of Nyquist-rate data converters using MATLAB/SIMULINK

This paper presents a toolbox for the simulation, optimization and high-level synthesis of Nyquist-rate Analog-to-Digital (A/D) and Digital-to-Analog (D/A) Converters in MATLAB®. The embedded simulator uses SIMULINK® C-coded S-functions to model all required subcircuits including their main error mechanisms. This approach allows to drastically speed up the simulation CPU-time up to 2 orders of magnitude as compared with previous approaches - based on the use of SIMULINK® elementary blocks. Moreover, S-functions are more suitable for implementing a more detailed description of the circuit. For all subcircuits, the accuracy of the behavioral models has been verified by electrical simulation using HSPICE. For synthesis purposes, the simulator is used for performance evaluation and combined with an hybrid optimizer for design parameter selection. The optimizer combines adaptive statistical optimization algorithm inspired in simulated annealing with a design-oriented formulation of the cost function. It has been integrated in the MATLAB/SIMULINK® platform by using the MATLAB® engine library, so that the optimization core runs in background while MATLAB® acts as a computation engine. The implementation on the MATLAB® platform brings numerous advantages in terms of signal processing, high flexibility for tool expansion and simulation with other electronic subsystems. Additionally, the presented toolbox comprises a friendly graphical user interface to allow the designer to browse through all steps of the simulation, synthesis and post-processing of results. In order to illustrate the capabilities of the toolbox, a 0.13)im CMOS 12bit@80MS/s analog front-end for broadband power line communications, made up of a pipeline ADC and a current steering DAC, is synthesized and high-level sized. Different experiments show the effectiveness of the proposed methodology.Ministerio de Ciencia y Tecnología TIC2003-02355RAICONI

Custom Integrated Circuits

Contains reports on nine research projects.Analog Devices, Inc.International Business Machines CorporationJoint Services Electronics Program Contract DAAL03-89-C-0001U.S. Air Force - Office of Scientific Research Contract AFOSR 86-0164BDuPont CorporationNational Science Foundation Grant MIP 88-14612U.S. Navy - Office of Naval Research Contract N00014-87-K-0825American Telephone and TelegraphDigital Equipment CorporationNational Science Foundation Grant MIP 88-5876