Amplificador de potência CMOS de baixo consumo com controle de ganho

Orientador : Prof. André A. Mariano, Ph.D.Co-orientador : Prof. Bernardo Leite, Ph.D.Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 27/03/2015Inclui referênciasÁrea de concentração: Sistemas EletrônicosResumo: Devido ao baixo custo e alto grau de integração das tecnologias CMOS, os sistemas de comunicações móveis podem ser encontrados em toda parte. Em sua grande maioria, os dispositivos móveis são alimentados por baterias, sendo indispensável recarregá-las ou substituí-las. Nesta situação, deve-se tomar cuidados para que os dispositivos sejam energeticamente eficientes. Em um transmissor de radiofrequência, o amplificador de potência é o bloco responsável por amplificar o sinal que será transmitido pela antena. Por sua vez, o amplificador de potência é um dos responsáveis pelo maior consumo de energia do sistema. Como estes amplificadores são tradicionalmente dimensionados para apresentar alto rendimento para níveis elevados de potência de saída, em níveis mais baixos de potência de saída a energia consumida é excessiva. Portanto, controlar o ganho e a potência de saída em amplificadores de potência de radiofrequência é essencial para maximizar a duração da vida útil da bateria. Neste trabalho, um amplificador de potência com controle de ganho é apresentado para aplicações em 2,4 GHz. O ganho de potência pode ser controlado digitalmente em seis modos através da combinação de três bits. Esta técnica foi utilizada para alcançar uma melhora na eficiência em potências de recuo. O projeto foi implementado usando uma tecnologia CMOS 0,13 ?m e é capaz de fornecer um ganho de potência variável entre 22,4 dB e 31 dB e uma eficiência máxima de 19 %, com uma fonte de alimentação de 1,8 V. A potência consumida pelo amplificador é reduzida de 196,2 mW no modo de maior ganho para 171 mW no modo de menor ganho, permitindo uma eficiência melhor quando o ganho máximo não é necessário para a transmissão. Palavras-chave: amplificador de potência; ganho variável; controle discreto de potência; CMOS; radiofrequênciaAbstract: Due to the low cost and high degree of integration of CMOS technologies, mobile communication systems can be found everywhere. Most of these mobile devices are powered by batteries, which must be recharged or replaced. In this situation, care must be taken for the devices to be energetically efficient. In a radiofrequency transmitter, the power amplifier is responsible for amplifying the signal to be transmitted by the antenna and accounts for a large part of the system power consumption. Since these amplifiers are traditionally sized to present their highest efficiency for high output power levels, when the required output power is lower, energy consumption is excessive. Therefore, controlling the gain and output power in radiofrequency power amplifiers is essential to maximize the duration of battery life. In this work, a power amplifier with gain control is presented for 2.4 GHz applications. The power gain can be digitally controlled in six steps by the combination of three bits. This technique was used to achieve an improvement in efficiency at power backoff. The design was implemented using a 0.13 ?m CMOS technology and is able to deliver a variable power gain between 22.4 dB and 31 dB and a peak power-added efficiency of 19 % with a 1.8 V power supply. The power consumption of the power amplifier is reduced from 196.2 mW in the highest-gain mode to 171 mW for the lowest-gain, allowing an enhanced efficiency when maximum gain is not required for transmission. Keywords: power amplifier; variable gain; discrete power control; CMOS; radiofrequenc

Energy efficiency analysis in wireless communication systems with reconfigurable RF

Orientador: Prof. Dr. André Augusto MarianoCoorientador: Prof. Dr. Glauber Gomes de Oliveira BranteTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 28/05/2021Inclui referências: p. 74-84Área de concentração: Sistemas EletrônicosResumo: Alta eficiˆencia energ'etica (EE) 'e crucial para aplicac¸ ˜oes da Internet das Coisas que operam remotamente, uma vez que os n'os sem fio s˜ao tipicamente alimentados por bateria. Diferentes t'ecnicas de diversidade espacial tais com o uso de m'ultiplas antenas (MIMO) nos n'os do transmissor e receptor, bem como o uso de comunicac¸ ˜ao cooperativa podem ser exploradas para melhorar a EE. Al'em disso, o uso de transceptores de r'adio frequˆencia (RF) reconfigur'aveis s˜ao considerados uma soluc¸ ˜ao interessante para sistemas com restric¸ ˜ao de energia, pois permitem alterar o seu ponto de funcionamento, bem como o seu consumo de potˆencia, adaptando-se aos diferentes requisitos de comunicac¸ ˜ao. Nessa tese, uma nova abordagem para economizar energia inclui no modelo do sistema de comunicac¸ ˜ao o uso de transceptores de RF reconfigur'aveis. Mais especificamente, os componentes envolvidos em nossa estrutura de otimizac¸ ˜ao de consumo de potˆencia s˜ao o amplificador de potˆencia (PA) no transmissor e o amplificador de baixo ru'?do (LNA) no receptor. Nosso objetivo 'e mostrar que os circuitos de RF baseados em operac¸ ˜oes mult'?modo podem melhorar significativamente a EE. Assim, realizamos uma selec¸ ˜ao conjunta dos melhores modos de operac¸ ˜ao para os circuitos do PA e do LNA para diferentes esquemas de transmiss˜ao em dois cen'arios de rede: i) comunicac¸ ˜ao n˜ao-cooperativa em que os n'os s˜ao equipados com m'ultiplas antenas, para a qual consideramos a selec¸ ˜ao de antenas (AS) e a decomposic¸ ˜ao por valores singulares (SVD); e ii) comunicac¸ ˜ao cooperativa em que os n'os s˜ao equipados com uma 'unica antena, para a qual consideramos decodificac¸ ˜ao incremental e encaminha (IDF) por rel'e. Em nosso primeiro cen'ario proposto, comparamos os circuitos reconfigur 'aveis do PA e do LNA com amplificadores de RF n˜ao-reconfigur'aveis do estado-da-arte dispon'?veis na literatura. Nesta comparac¸ ˜ao, ao explorar as caracter'?sticas dos amplificadores reconfigur'aveis de RF, mostramos uma melhora de EE de mais de 40% em distˆancias curtas para as comunicac¸ ˜oes MIMO. Ao comparar os esquemas MIMO, a t'ecnica AS apresenta melhor desempenho para distˆancias mais curtas, enquanto que o SVD permite transmiss˜oes mais longas, pois explora todas as antenas dispon'?veis. Al'em disso, a otimizac¸ ˜ao da eficiˆencia espectral contribui para aumentar ainda mais a EE. Por fim, investigamos o efeito do n'umero de antenas, em que a EE do AS sempre aumenta com o n'umero de antenas, enquanto que o SVD apresenta um n'umero 'otimo de antenas. Para o segundo cen'ario, propomos uma an'alise de EE para o esquema IDF, auxiliada por um canal de retorno para realizar a selec¸ ˜ao de rel'es. Al'em disso, comparamos o desempenho do IDF com os esquemas MIMO n˜ao-cooperativos. Os resultados mostram que uma melhor EE 'e obtida por meio de t'ecnicas de selec¸ ˜ao de antenas, principalmente quando aplicadas tanto no transmissor quanto no receptor. Tamb'em analisamos o impacto do rel'e na cooperac¸ ˜ao, uma vez que o n'o do rel'e opera apenas se necess'ario, a maior parte da carga de reconfigurabilidade 'e do rel'e, enquanto os modos de operac¸ ˜ao do PA e do LNA tendem a ser razoavelmente fixados nos n'os de origem e destino. Por fim, os resultados mostram que o n'umero de rel'es contribui para alcanc¸ar transmiss˜oes de longa distˆancia. Palavras-chave: Eficiˆencia Energ'etica, Transceptores de RF Reconfigur'aveis, Diversidade Espacial, M'ultiplas Antenas, Comunicac¸ ˜oes Cooperativas.Abstract: High energy efficiency (EE) is crucial for Internet of Things applications that operate remotely, since wireless nodes are typically battery-powered. Different spatial diversity techniques such as the use of multiple antennas (MIMO) at the transmitter and receiver nodes, as well as the use of cooperative communication can be exploited to improve the EE. In addition, the use of radio frequency (RF) transceivers are considered an interesting solution for powerrestricted systems, as they allow changing their operating point, as well as their power consumption, adapting to different communication requirements. In this thesis, a novel energy-saving approach includes in the communication system model the use of reconfigurable RF transceivers. More specifically, the components involved in our power consumption optimization framework are the power amplifier (PA) at the transmitter and the low noise amplifier (LNA) at the receiver. Our goal is to show that RF circuits based on multimode operation can significantly improve the EE. Thus, we perform a joint selection of the best operating modes for the PA and LNA circuits for different transmission schemes in two network scenarios: i) non-cooperative communication where the nodes are equipped with multiple antennas, for which we consider antenna selection (AS) and singular value decomposition (SVD) beamforming; and ii) cooperative communication where the nodes are equipped with single antenna, for which we consider incremental decode and forward (IDF) relaying. In our first proposed scenario, we compare the reconfigurable PA and LNA circuits with state-of-the-art non-reconfigurable RF amplifiers available in the literature. In this comparison, by exploiting the characteristics of reconfigurable RF amplifiers, we show an EE improvement of more than 40% at short distances for MIMO communications. When comparing MIMO schemes, the AS technique performs better for shorter distances, while the SVD allows for longer transmissions, as it exploits all available antennas. In addition, the optimization of the spectral efficiency contributes to further increase the EE. Finally, we investigate the effect of the number of antennas, in which the EE of AS always increases with the number of antennas, while SVD presents an optimal number of antennas. For the second scenario, we propose an EE analysis for the IDF scheme, aided by a feedback channel to perform relay selection. In addition, we compare the performance of the IDF with non-cooperative MIMO schemes. The results show that a better EE is obtained through antenna selection techniques, especially when applied at both transmitter and receiver. We also analyze the impact of the relay on cooperation, as the relay node operates only if necessary, most of the reconfigurability charge ends up at the relay, whereas the PA and LNA operating modes tend to be reasonably fixed at the source and destination nodes. Finally, results show that the number of relays contributes to achieving long distance transmissions. Keywords: Energy Efficiency, Reconfigurable RF Transceivers, Spatial Diversity, Multiple Antennas, Cooperative Communications

Programa escola acessível: a política e o âmbito escolar

O presente artigo tem como objetivo analisar percepções sobre as repercussões do Programa Escola Acessível em uma escola estadual de Pernambuco/ Brasil. À luz da Análise de Conteúdo, tecemos considerações a partir de registros de observações in loco e de entrevistas semiestruturadas realizadas com profissionais da educação e com alunos sobre a garantia de acessibilidades arquitetônica, comunicacional e didático-pedagógica à pessoa com deficiência no âmbito escolar. Nossas conclusões ressaltam medidas que potencializem o exercício da autonomia do aluno como eixo basilar das escolas acessíveis

Physiological predictors of maximal incremental running performance

Purpose: The aim of this study was to verify whether physiological components [vertical jumps (Squat Jump – SJ and Countermovement Jump – CMJ), eccentric utilization ratio (EUR) of vertical jumps, running economy (RE), metabolic cost (CMET ), first and second ventilatory threshold (VT1 and VT2) maximal oxygen uptake (VO2MAX)] can predict maximal endurance running performance. Methods: Twenty male runners performed maximal vertical jumps, submaximal running at constant speeds, and maximal incremental running test. Before, we measured anthropometric parameters (body mass and height) and registered the training history and volume. SJ and CMJ tests were evaluated prior to running tests. Initially, the oxygen uptake (VO2) was collected at rest in the orthostatic position for 6 min. Soon after, a 10-min warm-up was performed on the treadmill at 10 km·h −1 , followed by two 5-min treadmill rectangular tests at 12 and 16 km·h −1 monitored by a gas analyzer. After that, the runners performed a maximal incremental test, where the VT1, VT2, and VO2MAX were evaluated, as well as the maximum running speed (vVO2MAX). Thus, RE and CMET were calculated with data obtained during rectangular running tests. Multivariate stepwise regression analyses were conducted to measure the relationship between independent variables (height and power of SJ and CMJ, EUR; RE and CMET 12 and 16 km·h −1 ; VT1, VT2, and VO2MAX), as predictors of maximal running performance (vVO2MAX), with significance level at α = 0.05. Results: We found that VO2MAX and RE at 16 km·h −1 predict 81% of performance (vVO2MAX) of endurance runners (p < 0.001). Conclusion: The main predictors of the maximal incremental running test performance were VO2MAX and RE

PROJETO SOCIAL DE CONSCIENTIZAÇÃO APLICADA

Na condição de Entidade Beneficente de Assistência Social e por meio de recursos do Governo do Estado de Santa Catarina, a Universidade do Oeste de Santa Catarina (Unoesc) concede bolsas de estudos parciais para acadêmicos socioeconomicamente carentes. Em contrapartida, os acadêmicos contemplados participam, no período mínimo de 20 horas semestrais, de Programas e Projetos Sociais com visão educativa, promovidos pela Instituição e vinculados ao seu curso de graduação. Assim, o Curso de Direito (Joaçaba) buscou realizar atividades na modalidade de (mini)palestras confeccionadas pelos bolsistas, com supervisão docente e temas pré-determinados em relação à fase cursada, com apresentação em diversas entidades municipais, entre elas a Rede Feminina de Combate ao Câncer (CAPS), Centro de Atenção Psicossocial, Exército Brasileiro (Tiro de Guerra) e nos colégios municipais, estatuais e particulares, abordando temas como Estatuto da Criança e do Adolescente (ECA), Ética e Moral, Estatuto do Idoso, Benefícios Previdenciários dos portadores de Neoplasia, O acesso e divulgação de imagens na internet, Cidadania, bem como confeccionou uma cartilha com perguntas e respostas sobre o Código de Defesa do Consumidor e Sistema Único de Saúde (SUS) com distribuição ao público em geral.Palavras-chave: Bolsas de estudo. Projeto social. Educação. Conscientização

Bond strength of self-adhesive resin cement to dentin using different adhesion protocols

The treatment of dentin before the use of self-adhesive cements is still a crucial point to achieve the best bond strength values. The objective of this study was to evaluate the bond strength between dentin and com - posite resin using dif

Bulbos úmidos a partir da irrigação por gotejamento subsuperficial com água de abastecimento e efluente de esgoto tratado

The use of treated sewage effluent (TSE) combined with the subsurface drip irrigation (SDI) method in agriculture can decrease the costs of agricultural production, in attempts to fertigate crops more efficiently. In this study it was compared the dimensions of the wet bulb formed by the application of TSE and municipal water supply (MWS) in an Oxisoil. We have evaluated the effect of water quality and discharge between drippers used in sugarcane crop. Three trenches were opened and 21 three-rod TDR probes were setup in a mesh and a dripper was buried at 0.30 m, for each constant discharge of 1.0 L h-1and 1.6 L h-1. Comparing results from different wetted soil profiles it was observed that the vertical and horizontal dimensions of the wet bulb are similar for both MWS and TSE, being peculiars according to the discharges used and volume applied. Regardless the water quality, an increase of 60% in discharge decreased the deepest infiltration.352242253O uso de efluente de esgoto tratado (EET), combinado com o método de irrigação por gotejamento subsuperfical (IGS) na agricultura, pode reduzir os custos de produção agrícola, fertirrigando de maneira eficiente as culturas. Neste artigo, compararam-se as dimensões do bulbo úmido formado pela aplicação de EET e água de abastecimento municipal (AAM), em um Latossolo Vermelho distroférrico. Avaliou-se o efeito da qualidade da água e da vazão entre gotejadores utilizados na cultura da cana-de-açúcar. Três trincheiras foram abertas e 21 sondas de TDR com três hastes foram instaladas em malha, e um gotejador foi enterrado a 0,30 m, para cada vazão constante de 1,0 Lh-1 e 1,6 Lh-1. Comparando os resultados de diferentes perfis de umidade do solo, sugere-se que as dimensões vertical e horizontal do bulbo úmido sejam similares para a AAM e para o EET, sendo peculiares de acordo com as vazões utilizadas e o volume aplicado. Independentemente da qualidade da água, o aumento de 60% na vazão reduziu a infiltração em profundidade

Impact of the Application of Domestic Wastewater by Subsurface Drip Irrigation on the Soil Solution in Sugarcane Cultivation

The agricultural use of domestic sewage is a viable alternative for recycling nutrients; however, there is concern regarding the impact of its use due to the concentration of chemical elements present in this type of effluent. The use of principal component analysis determines the existence or lack of anomalous samples and the relations between measured variables and their relative contribution among samples that help in monitoring the impact of the use of effluents on soil chemical components. Thus, the objective of this work was to identify nutrient ions present in the soil solution during the first ratoon sugarcane irrigated with treated domestic sewage applied by subsurface drip irrigation. The experiment was conducted under a randomized block design with 5 treatments and 5 replicates. The treatments were distributed according to the type of water applied in the irrigation system (water surface reservoir and treated domestic sewage), the installation depth of the drip tapes (0.2 or 0.4 m depth), and the treatment without irrigation. By means of soil solution, it was possible to identify an increase in the concentration of salts in the treatments irrigated with treated domestic sewage, which however did not affect the soil quality in the short term. The principal component analysis selected the variables Ca2+, Mg2+, NO3-, K+, and EC as soil solution indicators to monitor areas irrigated with treated domestic sewage