Innovative Theoretical Approaches Used for RF Power Amplifiers in Modern HDTV Systems

The essential purpose of this chapter is to introduce theoretical and numerical approaches that can be used for modeling nonlinear effects that appear intrinsically in the design of power amplifiers that have been used widely in many modern high-density television (HDTV) architectures. Important effects like the pre-distortion using adaptive techniques, with distinct characteristics like amplitude, phase, and frequency, as well as, their specific nature such as AM/AM, AM/PM, PM/AM, and PM/PM, and constitute one of the main directions of this research. All theoretical and technological approaches have been supported by a consistent set of numerical data performed with one of the most important platform of simulations used in the great area of Radio Frequency (RF) and Microwave structures. As a direct application, we are introducing some efficient processes that can be used for the characterization of RF systems with a set of consistent laboratorial measures that permit us to visualize the effective cost and a complete architecture for the characterization of high-power amplifiers. With the continuous and innovative technological demand that is imposed by the international marketing has a great importance to find versatile systems that are capable of measuring several amplifier characteristics, as gain, output power, inter-modulation distortion of different signals, efficiency, current, and temperature that constitute another direction of research that has been demanded strongly for news advanced technologies used widely in modern HDTV systems

Implementation of a filter for active noise cancellation in earmuffs for agricultural tractor operations

The implementation of agricultural mechanization is of paramount importance in modern agriculture, providing the replacement of manual and animal work with the aid of modern machines, contributing to an increase in productivity in crops of increasingly larger areas. However, the use of these technologies can bring some inconvenient factors from an ergonomic point of view. Machine operators, for example, are exposed to high noise levels from tractors. Its harmful effects on health are not limited to hearing alone, but can also cause emotional, cardiovascular and fatigue disorders. There are two methods for noise attenuation: The passive method, which consists only of a physical barrier between the listener\u27s ear canal and the external environment, and the active method, which is based on electronic equipment capable of generating a signal that the phenomenon of destructive wave interference. Agricultural operators often use passive noise mufflers which have the disadvantage of attenuating all sounds indiscriminately, thus limiting the operator\u27s auditory perception. In this context, this work proposes an implementation of active noise cancellation that cancels only noise, allowing other ambient sounds to be heard normally. The work developed is of an experimental nature, where a noise source in an agricultural operation was analyzed, which was used as an input signal for the construction of the filter and simulation. The filter was able to perform active noise cancellation using the LMS and NLMS algorithms, but the NLMS presented better results

Analysis and design of high-speed low-distortion CMOS buffer suitable for analog-to-digital converters

Orientador: Leandro Tiago ManeraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Projetos de conversores Analógico-Digitais com alta resolução, alta velocidade e consumo moderado se tornou dominante devido à demanda atual em tecnologias voltadas para comunicações em fio. No universo dos diferentes tipos de conversores, a arquitetura Pipeline, que faz uso de blocos de amostragem e retenção com a utilização de Buffers, vem se destacando por alcançar melhores resultados no que diz respeito à resolução na frequência de operação de 100 MHz, pois há uma vasta demanda de aplicações em equipamentos de uso militar e comercial que necessitam de aquisição de dados diretamente nesta banda. Quando os blocos destes circuitos projetados são construídos com Buffers bipolares em tecnologia BICMOS, eles podem atingir Spurious Free Dynamic Range (SFDR) menores que ?90 dB, ou seja, conseguem resoluções efetivas maiores que 14 bits. Entretanto, nas arquiteturas implementadas com a tecnologia CMOS utilizando o mesmo tipo de estrutura, este valor se limita a ?80 dB. Esta foi uma das principais alavancas que motivaram o desenvolvimento deste projeto, que envolve circuitos Buffers em tecnologia CMOS 0,35 µm. Desta forma, esta tese apresenta como objetivo principal o desenvolvimento de circuito Buffer em tecnologia CMOS que possa atingir Distorção Harmônica Total (THD) inferior a ?90 dB, operando na faixa de frequência de 100 MHz e com um nível de consumo relativamente baixo de 7 mW. Esta especificação de distorção permite propor a construção de blocos de amostragem e retenção com resoluções na ordem de 14 bits. Para isso, estudos de arquiteturas de malha aberta (open-loop) e circuitos realimentados são apresentados. Esta pesquisa, portanto, faz uso de análise matemática de pequenos ou grandes sinais com a finalidade de definir e quantificar os principais efeitos degradadores da linearidade tais como, o efeito de corpo, a modulação de canal, as capacitâncias parasitas e o efeito de carga. As técnicas de supressão, redução ou mesmo a compensação das fontes de erro supracitadas, que aparecem neste tipo de dispositivo, são empregadas na construção de cinco circuitos, sendo que uma dessas estruturas propostas faz o uso adicional do espelho de corrente na configuração Super Wilson. Um dos principais objetivos desta configuração é permitir a utilização de uma tensão de alimentação de menor amplitude, sem comprometer a excursão máxima do sinal. É importante destacar que, a principal meta no projeto do Buffer em CMOS foi alcançada. Um conjunto de medições experimentais foi realizado em todos os protótipos fabricados, confirmando que os projetos das arquiteturas aqui apresentadas podem dar uma contribuição modesta, porém importante para o estado da arte do projeto de Buffers na tecnologia CMOSAbstract: The design of Analog-to-Digital converters (ADC) with high resolution, high speed and moderate consumption became dominant due to its recent demand in wireless communications technologies. In the universe of different types of converters, the Pipelined architecture, which uses sample-and-hold blocks through the use of Buffers, stands out for achieving better resolution results related to the operating frequency of 100 MHz. This architecture has found many applications in both military and commercial equipment where data acquisitions in this frequency range are necessary. When the designed circuit blocks are constructed with bipolar buffers in BICMOS technology, they can achieve Spurious Free Dynamic Range (SFDR) less than ?90 dB, i.e. they can reach effective resolutions higher than 14 bits. However, in the architectures implemented in CMOS technology using the same type of dedicated electronic structure (SHA), this value is limited to ?80 dB. This was one of the main reasons that motivated the development of this thesis involving Buffers circuits in 0.35 µm CMOS technology. Desta forma, esta tese apresenta como objetivo principal o desenvolvimento de circuito Buffer em tecnologia CMOS que possa atingir Distorção Harmônica Total (THD) inferior a ?90 dB, operando na faixa de frequência de 100 MHz e com um nível de consumo relativamente baixo de 7 mW. Esta especificação de distorção permite construir de blocos de amostragem e retenção com resoluções na ordem de 14 bits. In this work, a Buffer circuit operating in the frequency range of 100 MHz, with a relatively low power consumption of 7 mW and a Total Harmonic Distortion (THD) lower than - 90 dB has been achieved. This distortion specification allows proposing the sample-and-hold blocks design with resolutions on the order of 14 bits. In order to get to these results, studies of open-loop circuits and closed-loop circuits were performed. In this way, this work has used mathematical analysis of small and large signals in order to define and quantify the main effects that degrades the circuit¿s linearity, such as the body effect, channel modulation, the effect of parasitic capacitances and the load effect. By using techniques for the elimination, reduction or offsetting these sources of error above-mentioned, which appear in this type of device, a design of five new circuits were obtained; one of these proposed structures make use of the Super Wilson current mirror. The main goal of this configuration is to allow the use of a lower supply voltage, without compromising the maximum signal excursion. It is important to highlight that the main goal in the CMOS buffer design has been achieved. A set of experimental measurements was performed in all prototypes, confirming that the design of such new architectures presented in this work can provide a modest contribution, but important to the state of the art of Buffer in CMOS technologyDoutoradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaDoutor em Engenharia Elétric

Estudo na Implementação de Eficiência Energética em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde

Consumption and energy management in Health Care Facilities (EAS) are closely linked to financial sustainability and the efficient growth of such institutions. The concept of energy efficiency has become a trend and of paramount importance, as the water and energy crisis has reached increasingly worse and financially high levels; such issues have led to the increasingly efficient use of such a resource, but without detriment of the final consumer, in this case the patient. However, electric energy has become vital in any company, in the EAS of this study, it is even more important, since it is linked to the good functioning of health technologies. In addition, it consumes a considerable part of the budget of these installations. The use of the energy efficiency measures proposed in the study will make the operation sustainable and will not only bring financial returns, but also fit the institution for healthy growth. The study in question shows the direction of points that are essential to make efficient use of electric energy, based on the verification of the real consumption of the facilities in relation to the demand contracted with the energy concessionaire, provided this information was possible to elaboration of efficient strategies, adequacy of consumption, adjustment of demand and application of methods to raise awareness and rationalization of consumption, since it is controlling the variables within the institution and demonstrating the efficiency of the proposed procedures, as well as their applicability, which has become possible to generate reduction in the cost of electricity and thus reduce the financial impact, besides not compromising the production and the well-being of users, impacting only the economic factor. The financial savings resulting from the application of this study exceeded 16% of the amount billed in every hospital unit.Resumo: O consumo e gerenciamento da energia nos Estabelecimentos Assistências de Saúde (EAS) estão intimamente ligados à sustentabilidade financeira e ao crescimento eficiente de tais instituições. O conceito de eficiência energética se tornou tendência e de suma importância, uma vez que a crise hídrica e energética alcançou patamares cada vez piores e financeiramente altos, tais questões têm levado a pensar no uso cada vez mais eficiente de tal recurso, porém sem o detrimento do consumidor final, no caso o paciente. Contudo, a energia elétrica se tornou vital em qualquer seguimento, nos estabelecimentos alvo desse estudo ela é ainda mais importante, pois está ligada ao bom funcionamento das tecnologias em saúde. Além disso, consome uma parte considerável do orçamento desses estabelecimentos. O emprego das medidas de eficiência energética propostas no estudo tornará o funcionamento sustentável e trará não só retorno financeiro, mas também adequara à instituição há um crescimento saudável. O estudo em questão mostra o direcionamento de pontos aos quais sejam essenciais para fazer o uso eficiente da energia elétrica, tendo como premissa a verificação do real consumo do parque elétrico em relação à demanda contratada junto à concessionária de energia, munido dessas informações foi possível à elaboração de estratégias eficientes, adequação de consumos, ajuste de demanda e aplicação de métodos para conscientização e racionalização, pois é controlando as variáveis dentro da instituição e demostrando a eficiência dos procedimentos propostos, bem como a sua aplicabilidade, que se tornou possível gerar redução no custo com energia elétrica e assim diminuir o impacto financeiro, além de não comprometer a produção e o bem estar dos usuários, impactando apenas no fator econômico. A economia financeira conseqüente da aplicação deste estudo superou 16% do montante faturado em toda unidade hospitalar.  Palavras-chave: Energia elétrica. Sustentabilidade. Eficiência energética. Tecnologias em saúde. &nbsp