Design and investigation of nanometric and submicron integrated circuits for voltage and digital controlled oscillators

Disertacijoje nagrinėjama LC-ĮVG ir LC-SVG, architektūros, modeliai bei jų kūrimas taikant nanometrines ir submikronines integrinių grandynų technologijas. Iškeliama ir įrodoma hipotezė, kad tinkamos architektūros parinkimas ir integrinių grandynų technologijų taikymas įgalina sukurti reikiamų parametrų ir kokybės 2–10 GHz įtampa ir skaitmeniniu būdu valdomus generatorius nanometriniuose ir submikroniniuose integriniuose grandynuose. Darbo tikslas – sukurti 2–10 GHz LC-ĮVG ir LC-SVG blokus nanometrinėse bei submikroninėse KMOP integrinių grandynų technologijose, leidžiančius pasiekti reikiamus parametrus skirtus daugiastandarčiams daugiajuosčiams belaidžio ryšio siųstuvams-imtuvams iki 10 GHz. Darbe išspręsti tokie uždaviniai: ištirtos LC-ĮVG ir LC-SVG architektūros skirtingose integrinių grandynų KMOP technologijose ir parinkta optimali architektūra integrinių grandynų sukūrimui, pasiūlytos naujos kokybės funkcijos skirtos LC-ĮVG ir LC-SVG palyginamajai analizei, sukurti ir ištirti LC-ĮVG ir LC-SVG integriniai grandynai. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir trys priedai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje analizuojamos dažnio generatorių architektūros, jų pritaikymas bei jų pagrindiniai parametrai. Pateikiami pagrindiniai dažnio generatorių parametrai. Apžvelgiamos kokybės funkcijos, nusakančios dažnio generatorių pagrindinius parametrus skirtus palyginamajai analizei. Antrajame skyriuje pateikiamos naujos FOMTT FOMT2 kokybės funkcijos, kuriomis remiantis vertinami valdomo dažnio generatorių pagrindiniai parametrai palyginamajai analizei. Taip pat pateikiami induktyvumo ritės kokybės gerinimo būdai. Trečiajame skyriuje, taikant kompiuterinių skaičiavimų ir eksperimentinius metodus yra kuriami ir tiriami įtampa ir skaitmeniniu būdu valdomų generatorių bei papildomų blokų integriniai grandynai. Disertacijos tema yra atspausdinti 7 moksliniai straipsniai: 2 – mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazę, 3 – tarptautinių konferencijų medžiagoje, įtrauktoje į Clarivate Analy-tics Proceedings duomenų bazę, 2 – mokslo žurnaluose, referuojamuose kitose tarptautinėse duomenų bazėse. Disertacijoje atliktų tyrimų rezultatai buvo paskelbti dvylikoje mokslinių konferencijų Lietuvoje ir užsienyje.Disertacij

Reasearch and evaluation of electromagnetic fields of refrigerators

The use of refrigerators causes the occurence of electromagnetic fields that are invisible and intangible, which therefore makes difficulties in protecting ourselves from them. A refrigerator is an irreplaceable item in domestic household and thus can be hardly ignored by a modern way of human life. In order to preserve the characteristics of products, the refrigerator must operate continuously (24 hrs a day), regardless of the time of the year. This results in a huge increase in electricity consumption, which leads to energy consumption related pollution of the environment emitting CO2 gas. On these grounds, it is necessary to assess electromagnetic fields created by the refrigerator. Studies on electromagnetic fields produced by refrigerators were conducted in domestic premises where people spent a significant part of the day. For comparison purposes, five different power refrigerators were chosen (1 – 0.20 kW; 2 – 0.25 kW; 3 – 0.30 kW; 4 – 0.35 kW; 5 – 0.40 kW). The obtained results, according to the parameters of their electromagnetic fields, were presented in graphs and charts and showed that the values of electric and magnetic intensity of refrigerators depended on the distance and the power of the refrigerator. The conducted research also disclosed that none of tested refrigerators exceeded the permissible limits of electromagnetic fields. Article in Lithuanian. Šaldytuvų elektromagnetinių laukų tyrimai ir vertinimas Santrauka. Naudojant buitinę techniką susidaro elektromagnetiniai laukai. Elektromagnetiniai laukai yra nematomi ir nejuntami, tad nuo jų sunku apsisaugoti. Šaldytuvas – nepamainomas daiktas namų ūkyje, be kurio neįsivaizduojama šiuolaikinio žmogaus buitis. Kad būtų išsaugotos šaldytuve laikomų produktų savybės, šaldytuvas privalo veikti nuolatos (24 val./parą) nepriklausomai nuo metų laiko. Dėl to esti gana didelis elektros energijos suvartojimas, ir tai lemia su energijos vartojimu susijusią aplinkos taršą CO2 dujomis. Taip pat šie buitiniai prietaisai skleidžia elektromagnetinius laukus. Juos svarbu įvertinti ir palyginti su leidžiamomis higienos normų. Šaldytuvų elektromagnetinių laukų tyrimai atlikti buitinėse patalpose, kur nemažą dienos dalį praleidžia žmonės. Matavimams pasirinkti 5 skirtingo galingumo šaldytuvai (1 – 0,20 kW; 2 – 0,25 kW; 3 – 0,30 kW; 4 – 0,35 kW; 5 – 0,40 kW). Siekiant palyginti, elektromagnetinių laukų, susidarančių veikiant šaldytuvams, parametrai pateikiami diagramomis bei grafikais. Tyrimo metu nustatytos šaldytuvų elektrinio ir magnetinio stiprio reikšmės įvairiais atstumais bei jų priklausomybė nuo šaldytuvo galingumo. Reikšminiai žodžiai: elektrinio lauko stipris, magnetinio lauko stipris, galingumas, atstumas nuo šaltinio

Analysis of main LC-VCO parameters for multistandard tranceivers

This paper reviews CMOS LC Voltage Controlled Oscillators (VCO) for wireless multi-standard transceivers and wireless communications. The main parameters, such as IC technology, phase noise, carrier frequency, supply voltage, tuning range, power dissipation, figure of merit (FOMT and FOMTT) were reviewed in this paper. These parameters were taken of 20 articles published in 2012–2016 years. Of the reviewed articles it can be said that most VCOs was designed in 180 nm (55%) and 65 nm (25%) CMOS IC technology. FOMTT quality function has been proposed for extended VCO quality assessment. FOMTT quality function additionally evaluates VCO IC technology, and the power supply. Article in Lithuanian. Daugiastandarčių siųstuvų-imtuvų LC įtampa valdomų generatorių pagrindinių parametrų analizė Santrauka Pateikiama LC įtampa valdomų generatorių (ĮVG) pagrindinių parametrų analizė. Pagrindiniai ĮVG parametrai: integrinių grandynų (IG) technologinis žingsnis hp, nm; maitinimo įtampa U, V; ĮVG centrinis dažnis F0, GHz; dažnio valdymo ruožas ΔF, GHz, %; fazės triukšmas FT, dBc/Hz; naudojamoji galia P, mW. Analizuojami pagrindiniai ĮVG parametrai bei kokybės funkcijos FOMT; FOMTT, remiantis 20 straipsnių, publikuotų 2012–2016 m. Apžvelgus straipsnius galima teigti, kad daugiausiai ĮVG projektuojami 180 nm (55 %) ir 65 nm (25 %) IG KMOP technologiniuose žingsniuose. Apžvelgtuose ĮVG maitinimo įtampa U kinta 0,3–3 V, dažnio valdymo ruožas 2,05–13 GHz, fazės triukšmas –83,8–(– 132,7) dBc/Hz, naudojamoji galia 0,6–50 mW. ĮVG kokybei įvertinti pasiūlyta papildyta FOMTT kokybės funkcija. Taikant FOMTT kokybės funkciją papildomai įvertinamas ĮVG IG gamybos technologinis žingsnis bei maitinimo įtampa. Didžiausioji apskaičiuota FOMTT vertė –214 dBc/Hz, o mažiausioji apskaičiuota FOMTT vertė –150,2 dBc/Hz. Reikšminiai žodžiai: įtampa valdomas generatorius, KMOP IG technologija, integriniai grandynai, lustai

Trikontūrio LC įtampa valdomo generatoriaus projektavimas ir modeliavimas / Design and simulation of multicore LC-VCO

This paper reports 2.64–6.72 GHz multicore CMOS LC Voltage Controlled Oscillator (VCO) designed in 65 nm RF CMOS technology. The three cores of switched capacitor array provides wide LC-VCO tuning range. With 1.8 V supply voltage and 40°C temperature, simulation results show that the tuning range is from 2.64 GHz to 6.72 GHz, while average phase noise value across the entire tuning range is (–131.1) dBc/Hz. Power dissipation average is only 22,9 mW. Output signal amplitude varies from 1.34 V to 2.26 V. Startup time varies from 5.97 ns in highest frequency and 2.76 ns in lowest frequency. Figure of merit FOMT – (–209,73) dBc/Hz, extended figure of merit FOMTT – (–209,05) dBc/Hz. Proposed LC-VCO can be used in modern multi-standard wireless applications. Santrauka Straipsnyje pateikiamas trikontūrio LC įtampa valdomo generatoriaus (LC-ĮVG) projektavimas ir pagrindinių parametrų kompiuterinio skaičiavimo rezultatai. Trikontūris LC-ĮVG suprojektuotas naudojant 65 nm technologinio žingsnio aukštadažnę septynių metalų KMOP integrinių grandynų gamybos technologiją. Projektuoti ir modeliuoti naudotas „Cadence IC“ integrinių grandynų projektavimo ir modeliavimo programinis paketas. Induktyvumo ritė parinkta taip, kad suprojektuotas LC-ĮVG veiktų plačiame dažnių derinimo ruože nuo 2,64 iki 6,72 GHz. Norint pasiekti didžiausią induktyvumo ritės kokybę, kontūras suprojektuotas septintame technologiniame metale, naudojant tik vieną kontūro sūkį. Suprojektuoto trikontūrio LC-ĮVG modeliavimo rezultatai yra šie: dažnio valdymo ruožas kinta nuo 2,64 GHz iki 6,72 GHz; fazės triukšmas kinta nuo –128,8 dBc/Hz iki –132,1 dBc/Hz; vartojamoji galia kinta nuo 20,31 mW iki 25,48 mW; startavimo laikas kinta nuo 2,76 ns iki 5,97 ns; išėjimo signalo amplitudė kinta nuo 1,34 V iki 2,26 V; induktyvumo ritės kokybė kinta nuo 20,15 iki 31,04. Apskaičiuotas FOMT rezultatas –209,73 dBc/Hz. Reikšminiai žodžiai: įtampa valdomas generatorius, integriniai grandynai, KMOP IG technologija, lustai

Design of 4.48–5.89 GHz LC-VCO in 65 nm RF CMOS Technology

This paper describes a 4.48 GHz–5.89 GHz LC voltage-controlled oscillator (LC-VCO) as a key component in RF transceivers. The circuit is fully designed in TSMC’s 65 nm radio-frequency complimentary metal-oxide-semiconductor technology process. The LC-VCO uses the structure of only one couple of NMOS differential negative resistances, tank circuit which consists of an optimal on-chip spiral inductor with switched capacitor and varactor arrays. The proposed design accomplishes wide tuning range frequency by using 6-bit switch capacitor array in addition to linearly varying MOS varactors. A switched current source block is used to improve the performance of the LC-VCO. The oscillator has a wide tuning range, between 4.48 GHz and 5.89 GHz. The LC-VCO dissipates 15.96 mW from a voltage supply of 1.8 V, whereas its phase noise is -124.1 dBc/Hz at 1 MHz offset of a at 5.89 GHz carrier

Asymmetric Compensation of Reactive Power Using Thyristor-Controlled Reactors

The thyristor-controlled reactor (TCR) compensator for smooth asymmetric compensation of reactive power in a low-voltage utility grid is proposed in this work. Two different topologies of compensator were investigated: topology based on a single-cored three-phase reactor and topology with separate reactors for every phase. The investigation of the proposed TCR compensator was performed experimentally using a developed experimental test bench for 12 kVAr total reactive power. The obtained results show that employment of separate reactors for every phase allows us to control the reactive power in every phase independently, and that the TCR compensator with three single-phase reactors is suitable for smooth and asymmetric compensation of reactive power in a low-voltage utility grid.This article belongs to the Special Issue Symmetry in Renewable Energy and Power SystemsThe paper is funded by UAB Lietpak and UAB Navitus under Grant No. 3400-S510

Review of V2X–IoT Standards and Frameworks for ITS Applications

The intelligent transport system (ITS) has become one of the most globally researched topics with a lot of investment and development resources being dedicated into it due to its foreseen impact on the economic growth of the transport sector. Currently there are two main vehicle-to-everything (V2X) technologies, whose primary application is focused on ITS, backed up by the key players of various automotive, telecommunication and transport industries: dedicated short-range communications (DSRC) and cellular vehicle-to-everything (C-V2X), respectively based on IEEE 802.11p and 3GPP LTE/5G NR. While DSRC already has deployments, C-V2X is expected to see larger scale trails and deployments in 2020. In this work, the authors provide insight and review into two main V2X technologies, DSRC and C-V2X, their core parameters, shortcomings and limitations, and explore the need for integration of IoT-based technologies into modern ITS solutions. A comprehensive overview and analysis of currently commercially available V2X products, their sub-blocks and features is provided.This article belongs to the Special Issue Technologies and Applications of Communications in Road TransportThis research was funded by Research Council of Lithuania, grant number DOTSUT-235, No. 01.2.2-LMT-K-718-01-0054