A Programmable Differential Transimpedance Amplifier for Capacitive MEMS Accelerometers

In this work, a fully-differential transimpedance amplifier with programmable gain and bandwidth for MEMS accelerometers is presented. It is aimed for a differential surface-micromachined combfinger capacitive accelerometer, but can be used in many other capacitive sensor applications

RF Transimpedance Amplifier for CATV Applications over PON

In this work, we present a fully differential transimpedance amplifier (TIA) with controllable transimpedance for use in RF overlay downstream communication systems. The transimpedance amplifier has been designed in a standard 180-nm CMOS technology and it is intended for 47 MHz to 870 MHz subcarrier multiplexed RF signals. It performs a 18 dBΩ transimpedance gain control range for extended optical input range from -6 dBm up to +2 dBm

Design of CMOS transimpedance amplifiers for remote antenna units in fiber-wireless systems.

La memoria de la tesis doctoral: Diseño de Amplificadores de Transimpedancia para Unidades de Antena Remota en Sistemas Fibra-Inalámbrico, se presenta en la modalidad de compendio de Publicaciones. A continuación, se expone un resumen del contexto, motivation y objetivos de la tesis.A lo largo de las últimas décadas, los avances tecnológicos y el esfuerzo por desarrollar nuevos sistemas de comunicaciones han crecido al ritmo que la demanda de información aumentaba a nivel mundial. Desde la aparición de Internet, el tráfico global de datos ha incrementado de forma exponencial y se han creado infinidad de aplicaciones y contenidos desde entonces.Con la llegada de la fibra óptica se produjo un avance muy significativo en el campo de las comunicaciones, ya que la fibra de vidrio y sus características fueron la clave para crear redes de largo alcance y alta velocidad. Por otro lado, los avances en las tecnologías de fabricación de circuitos integrados y de dispositivos fotónicos de alta velocidad han encabezado el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticos, logrando incrementar la tasa de transmisión de datos hasta prácticamente alcanzar el ancho de banda de la fibra óptica.Para conseguir una mayor eficiencia en las comunicaciones y aumentar la tasa de transferencia, se necesitan métodos de modulación complejos que aprovechen mejor el ancho de banda disponible. No obstante, esta mayor complejidad de la modulación de los datos requiere sistemas con mejores prestaciones en cuanto a rango dinámico y linealidad. Estos esquemas de modulación se emplean desde hace tiempo en los sistemas de comunicaciones inalámbricos, donde el ancho de banda del canal, el aire, es extremadamente limitado y codiciado.Actualmente, los sistemas inalámbricos se enfrentan a una saturación del espectro que supone un límite a la tasa de transmisión de datos. Pese a los esfuerzos por extender el rango frecuencial a bandas superiores para aumentar el ancho de banda disponible, se espera un enorme aumento tanto en el número de dispositivos, como en la cantidad de datos demandados por usuario.Ante esta situación se han planteado distintas soluciones para superar estas limitaciones y mejorar las prestaciones de los sistemas actuales. Entre estas alternativas están los sistemas mixtos fibra-inalámbrico utilizando sistemas de antenas distribuidas (DAS). Estos sistemas prometen ser una solución económica y muy efectiva para mejorar la accesibilidad de los dispositivos inalámbricos, aumentando la cobertura y la tasa de transferencia de las redes a la vez que disminuyen las interferencias. El despliegue de los DAS tendrá un gran efecto en escenarios tales como edificios densamente poblados, hospitales, aeropuertos o edificios de oficinas, así como en áreas residenciales, donde un gran número de dispositivos requieren una cada vez mayor interconectividad.Dependiendo del modo de transmisión de los datos a través de la fibra, los sistemas mixtos fibra-inalámbrico se pueden categorizar de tres formas distintas: Banda base sobre fibra (BBoF), radiofrecuencia sobre fibra (RFoF) y frecuencia intermedia sobre fibra (IFoF). Actualmente, el esquema BBoF es el más utilizado para transmisiones de larga y media distancia. No obstante, utilizar este esquema en un DAS requiere unidades de antena remota (RAU) complejas y costosas, por lo que no está claro que esta configuración pueda ser viable en aplicaciones de bajo coste que requieran de un gran número de RAUs. Los sistemas RFoF e IFoF presentan esquemas más simples, sin necesidad de integrar un modulador/demodulador, puesto que la señal se procesa en una estación base y no en las propias RAUs.El desarrollo de esta tesis se enmarca en el estudio de los distintos esquemas de DAS. A lo largo de esta tesis se presentan varias propuestas de amplificadores de transimpedancia (TIA) adecuadas para su implementación en cada uno de los tres tipos de RAU existentes. La versatilidad y el amplio campo de aplicación de este circuito integrado, tanto en comunicaciones como en otros ámbitos, han motivado el estudio de la implementación de este bloque específico en las diferentes arquitecturas de RAU y en otros sistemas, tales como un receptor de televisión por cable (CATV) o una interfaz de un microsensor inercial capacitivo.La memoria de tesis se ha dividido en tres capítulos. El Capítulo 1 se ha empleado para introducir el concepto de los DAS, proporcionando el contexto y la motivación del diseño de las RAU, partiendo desde los principios básicos de operación de los dispositivos fotónicos y electrónicos y presentando las distintas arquitecturas de RAU. El Capítulo 2 supone el núcleo principal de la tesis. En este capítulo se presenta el estudio y diseño de los diferentes TIAs, que han sido optimizados respectivamente para cada una de las configuraciones de RAU, así como para otras aplicaciones. En un tercer capítulo se recogen los resultados más relevantes y se exponen las conclusiones de este trabajo.Tras llevar a cabo la descripción y comparación de las topologías existentes de TIA, se ha llegado a las siguientes conclusiones, las cuales nos llevan a elegir la topología shunt-feedback como la más adecuada para el diseño: - El compromiso entre ancho de banda, transimpedancia, consumo de potencia y ruido es menos restrictivo en los TIAs de lazo cerrado. - Los TIAs de lazo cerrado tienen un mayor número de grados de libertad para acometer su diseño. - Esta topología presenta una mejor linealidad gracias al lazo de realimentación. Si la respuesta frecuencial del núcleo del amplificador se ajusta de manera adecuada, el TIA shunt-feedback puede presentar una respuesta frecuencial plana y estable.En esta tesis, se ha propuesto una nueva técnica de reducción de ruido, aplicable en receptores ópticos con fotodiodos con un área activa grande (~1mm2). Esta estrategia, que se ha llamado la técnica del fotodiodo troceado, consiste en la fabricación del fotodiodo, no como una estructura única, sino como un array de N sub-fotodiodos, que ocuparían la misma área activa que el original. Las principales conclusiones tras hacer un estudio teórico y realizar un estudio de su aplicación en una de las topologías de TIA propuestas son: - El ruido equivalente a la entrada es menor cuanto mayor es el número de sub-fotodiodos, dado que la contribución al ruido que depende con el cuadrado de la frecuencia (f^2) decrece con una dependencia proporcional a N. - Con una aplicación simple de la técnica, replicando el amplificador de tensión del TIA N veces y utilizando N resistencias de realimentación, cada una con un valor N veces el original, la sensibilidad del receptor aumenta aproximadamente en un factor √N y la estabilidad del sistema no se ve afectada. - Al dividir el fotodiodo en N sub-fotodiodos, la capacidad parásita de cada uno de ellos es N veces menor a la original. Con esta nueva capacidad parásita, el diseño del TIA se puede optimizar, consiguiendo una sensibilidad mucho mejor que con un único fotodiodo para el mismo valor de consumo de potencia.Las principales conclusiones respecto a los diseños de los distintos TIAs para comunicaciones son las siguientes: TIA para BBoF: - El TIA propuesto, alcanza, con un consumo de tan solo 2.9 mW, un ancho de banda de 1 GHz y una sensibilidad de -11 dBm, superando las características de trabajos anteriores en condiciones similares (capacidad del fotodiodo, tecnología y tasa de transmisión). - La técnica del fotodiodo troceado se ha aplicado a este circuito, consiguiendo una mejora de hasta 7.9 dBm en la sensibilidad para un diseño optimizado de 16 sub-fotodiodos, demostrando, en una simulación a nivel de transistor, que la técnica propuesta funciona correctamente. TIA para RFoF: - El diseño propuesto logra una figura de mérito superior a la de trabajos previos, gracias a la combinación de su bajo consumo de potencia y su mayor transimpedancia. - Además, mientras que en la mayoría de trabajos previos no se integra un control de ganancia en el TIA, esta propuesta presenta una transimpedancia controlable desde 45 hasta 65 dBΩ. A través de un sistema de control simultáneo de la transimpedancia y de la ganancia en lazo abierto del amplificador de voltaje, se consigue garantizar una respuesta frecuencial plana y estable en todos los estados de transimpedancia, que le otorga al diseño una superior versatilidad y flexibilidad. TIA para CATV: - Se ha adaptado una versión del TIA para RFoF para demostrar la capacidad de adaptación de esta estructura en una implementación en un receptor CATV con un rango de control de transimpedancia de 18 dB. - Con la implementación del control de ganancia en el TIA, no es necesario el uso de un atenuador variable en el receptor, simplificando así el número de etapas del mismo. - Gracias al control de transimpedancia, el TIA logra rangos de entrada similares a los publicados en trabajos anteriores basados en una tecnología mucho menos accesible como GaAs PHEMT. TIA para IFoF Se ha fabricado un chip en una tecnología CMOS de 65 nm que opera a 1.2 V de tensión de alimentación y se ha realizado su caracterización eléctrica y óptica. - El TIA presenta una programabilidad de su transimpedancia con un control lineal en dB entre 60 y 76 dBΩ mediante un código termómetro de 4 bits. - El ancho de banda se mantiene casi constante en todo el rango de transimpedancia, entre 500 y 600 MHz.Como conclusión general tras comparar el funcionamiento de los TIAs para las distintas configuraciones de RAU, vale la pena mencionar que el TIA para IFoF consigue una figura de mérito muy superior a la de otros trabajos previos diseñados para RFoF. Esto se debe principalmente a la mayor transimpedancia y al muy bajo consumo de potencia del TIA para IFoF propuesto. Además, se consigue una mejor linealidad, ya que, para una transmisión de 54 Mb/s con el estándar 802.11a, se consigue un EVM menor de 2 % en un rango de entrada de 10 dB, comparado con los entre 3 y 5 dB reportados en trabajos previos. El esquema IFoF presenta un gran potencial y ventajas frente al RFoF, lo que lo coloca como una buena alternativa para disminuir los costes y mejorar el rendimiento de los sistemas de antenas distribuidas.Por último, cabe destacar que el diseño de TIA propuesto y fabricado para IFoF contribuye en gran medida al desarrollo y validación de una RAU completa. Se ha demostrado la capacidad de la estructura propuesta para alcanzar un bajo ruido, alta linealidad, simplicidad en la programabilidad de la transimpedancia y adaptabilidad de la topología para diferentes requisitos, lo cual es de un gran interés en el diseño de receptores ópticos.Por otra parte, una versión del TIA para su uso en una interfaz de sensores MEMS capacitivos se ha propuesto y estudiado. Consiste en un convertidor capacidad-voltaje basado en una versión del TIA para RFoF, con el objetivo de conseguir un menor ruido y proveer de una adaptabilidad para diferentes sensores capacitivos. Los resultados más significativos y las conclusiones de este diseño se resumen a continuación: - El TIA presenta un control de transimpedancia con un rango de 34 dB manteniendo el ancho de banda constante en 1.2 MHz. También presenta un control independiente del ancho de banda, desde 75 kHz hasta 1.2 MHz, manteniendo la transimpedancia fija en un valor máximo. - Con un consumo de potencia de tan solo 54 μW, el TIA alcanza una sensibilidad máxima de 1 mV/fF, que corresponde a una sensibilidad de 4.2 mV/g y presenta un ruido de entrada de tan solo 100 µg/√("Hz" ) a 50 kHz en la configuración de máxima transimpedancia.La principal conclusión que destaca de este diseño es su versatilidad y flexibilidad. El diseño propuesto permite adaptar fácilmente la respuesta de la interfaz a una amplia gama de dispositivos sensores, ya que se puede ajustar el ancho de banda para ajustarse a distintas frecuencias de operación, así como la transimpedancia puede ser modificada para conseguir distintas sensibilidades. Este doble control independiente de ancho de banda y transimpedancia le proporcionan una adaptabilidad completa al TIA.<br /

Analysis of Non-Idealities on CMOS Passive Mixers

In the current state of the art, WiFi-alike standards require achieving a high Image Rejection Ratio (IRR) while having low power consumption. Thus, quadrature structures based on passive ring mixers offer an attractive and widely used solution, as they can achieve a high IRR while being a passive block. However, it is not easy for the designer to know when a simple quadrature scheme is enough and when they should aim for a double quadrature structure approach, as the latter can improve the performance at the cost of requiring more area and complexity. This study focuses on the IRR, which crucially depends on the symmetry between the I and Q branches. Non-idealities (component mismatches, parasitics, etc.) will degrade the ideal balance by affecting the mixer and/or following/previous stages. This paper analyses the effect of imbalances, providing the constraints for obtaining a 40 dB IRR in the case of a conversion from a one-hundred-megahertz signal to the five-gigahertz range (upconversion) and vice versa (downconversion) for simple and double quadrature schemes. All simulations were carried out with complete device models from 65 nm standard CMOS technology and also a post-layout Monte Carlo analysis was included for mismatch analysis. The final section includes guidelines to help designers choose the most adequate scheme for each case

Transimpedance Amplifier for Short-Reach SI-POF Links

This paper presents the design of a low-power lowvoltage transimpedance amplifier for short reach applications through low-cost step index plastic optical fiber. The amplifier has been designed in a 180 nm CMOS technology and dissipates 6 mW from a supply voltage of only 1 V. The design achieves 1.25 Gb/s through 50 m POF and a sensitivity of -20 dBm considering a 10-12 BER

Estudio descriptivo de la ULME entre 2009 y 2012. Estudio comparativo con 1972-2008

El objetivo de este trabajo es hacer un acercamiento epidemiológico a la situación de la lesión medular en Aragón, a través de la Unidad de Lesionados Medulares del Hospital Miguel Servet de Zaragoza entre 2009 y 2012 y compararlo con estudios anteriores entre 1972 y 2008, realizados en la misma unidad. Se realiza un estudio descriptivo longitudinal, tomando como muestra a los pacientes ingresados en la Unidad de Lesionados Medulares del Hospital Miguel Servet de Zaragoza (ULME) entre el 1 de enero de 2009 y el 31 de diciembre de 2012. Se incluyeron todos aquellos pacientes cuya lesión medular se había producido de forma aguda, teniendo que ingresar por este motivo, obteniéndose una muestra final de 152 pacientes. De cada paciente se obtenía información demográfico-administrativa: numero de historia clínica, fecha de nacimiento, sexo, fecha de ingreso en la ULME y fecha y motivo del alta, e información clínica: diagnóstico, etiología/causa de la lesión medular aguda, nivel de la lesión, y grado de la lesión, para poder proceder a su clasificación dentro de la escala ASIA. Se procedió al análisis de la información recopilada valorándola de forma global y estratificada según etiología traumática y no traumática. Estos datos se compararon con dos estudios anteriores llevados a cabo en nuestra ULME, en los que se analizaba el comportamiento epidemiológico de los lesionados medulares en Aragón entre los años 1972 y 2008. Los diferentes datos obtenidos fueron analizados mediante el programa SPSS en su versión 15.0. y utilizando el test estadístico chi-cuadrado

3D Cell Cultures as Prospective Models to Study Extracellular Vesicles in Cancer

The improvement of culturing techniques to model the environment and physiological conditions surrounding tumors has also been applied to the study of extracellular vesicles (EVs) in cancer research. EVs role is not only limited to cell-to-cell communication in tumor physiology, they are also a promising source of biomarkers, and a tool to deliver drugs and induce antitumoral activity. In the present review, we have addressed the improvements achieved by using 3D culture models to evaluate the role of EVs in tumor progression and the potential applications of EVs in diagnostics and therapeutics. The most employed assays are gel-based spheroids, often utilized to examine the cell invasion rate and angiogenesis markers upon EVs treatment. To study EVs as drug carriers, a more complex multicellular cultures and organoids from cancer stem cell populations have been developed. Such strategies provide a closer response to in vivo physiology observed responses. They are also the best models to understand the complex interactions between different populations of cells and the extracellular matrix, in which tumor-derived EVs modify epithelial or mesenchymal cells to become protumor agents. Finally, the growth of cells in 3D bioreactor-like systems is appointed as the best approach to industrial EVs production, a necessary step toward clinical translation of EVs-based therapy.The review is supported by Spanish Ministry of Science and Innovation, within the national Plan RTI2018-094969-B-I00, and Excellence Severo Ochoa grant Innovative Research Grant (SEV-2016- 0644), and by the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program, grant number 860303

A Double Loop Continuous-Time Adaptive Equalizer

This paper presents an adaptive equalizer for shorthaul gigabit optical communications. It includes two adaptation loops to compensate the changes in level and spectrum of the input signal. It consumes 29.3 mW for a 1.25 Gb/s signal, transmitted through a 50-m length 1-mm core SI-POF

The value of minilaparotomy for total hysterectomy for benign uterine disease: A comparative study with conventional Pfannenstiel and laparoscopic approaches

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The aim of this paper is to review and compare the results obtained using the Pfannenstiel, laparoscopy and minilaparotomy approaches for total hysterectomy procedure in relation to benign uterine diseases.</p> <p>Methods</p> <p>A retrospective data analysis was performed on 165 patients who underwent hysterectomy for benign uterine diseases at our centre during the period 2004 to 2006.</p> <p>Findings</p> <p>The minilaparotomy procedure was the fastest procedure with a mean time of 73.4 minutes (range: 67.85 to 78.94 minutes, p < 0.001). Hospital stay was shortest for laparosopic procedure (mean time: 3.24 days, range: 2.86 to 3.61 days) (p < 0.001). The rate of intraoperative and postoperative complications were not statistical different among three procedures.</p> <p>Conclusion</p> <p>The minilaparotomy procedure offers a minimally invasive option for total hysterectomy due to benign uterine disease.</p