Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/12048
Title: Nonlinear behavioral modeling of mixed signal RF-digital I/O devices
Other Titles: Modelação comportamental de dispostivos não-lineares (RF-digital) de entrada/saída
Author: Teixeira, Hugo Miguel dos Santos
Advisor: Pedro, José Carlos Esteves Duarte
Cunha, Telmo Reis
Keywords: Engenharia electrotécnica - Teses de doutoramento
Circuitos de rádio
Circuitos integrados
Modelagem
Defense Date: 2013
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: Esta tese investiga a caracterização (e modelação) de dispositivos que realizam o interface entre os domínios digital e analógico, tal como os buffers de saída dos circuitos integrados (CI). Os terminais sem fios da atualidade estão a ser desenvolvidos tendo em vista o conceito de rádio-definido-por-software introduzido por Mitola. Idealmente esta arquitetura tira partido de poderosos processadores e estende a operação dos blocos digitais o mais próximo possível da antena. Neste sentido, não é de estranhar que haja uma crescente preocupação, no seio da comunidade científica, relativamente à caracterização dos blocos que fazem o interface entre os domínios analógico e digital, sendo os conversores digital-analógico e analógico-digital dois bons exemplos destes circuitos. Dentro dos circuitos digitais de alta velocidade, tais como as memórias Flash, um papel semelhante é desempenhado pelos buffers de saída. Estes realizam o interface entre o domínio digital (núcleo lógico) e o domínio analógico (encapsulamento dos CI e parasitas associados às linhas de transmissão), determinando a integridade do sinal transmitido. Por forma a acelerar a análise de integridade do sinal, aquando do projeto de um CI, é fundamental ter modelos que são simultaneamente eficientes (em termos computacionais) e precisos. Tipicamente a extração/validação dos modelos para buffers de saída é feita usando dados obtidos da simulação de um modelo detalhado (ao nível do transístor) ou a partir de resultados experimentais. A última abordagem não envolve problemas de propriedade intelectual; contudo é raramente mencionada na literatura referente à caracterização de buffers de saída. Neste sentido, esta tese de Doutoramento foca-se no desenvolvimento de uma nova configuração de medição para a caracterização e modelação de buffers de saída de alta velocidade, com a natural extensão aos dispositivos amplificadores comutados RF-CMOS. Tendo por base um procedimento experimental bem definido, um modelo estado-da-arte é extraído e validado. A configuração de medição desenvolvida aborda não apenas a integridade dos sinais de saída mas também do barramento de alimentação. Por forma a determinar a sensibilidade das quantias estimadas (tensão e corrente) aos erros presentes nas diversas variáveis associadas ao procedimento experimental, uma análise de incerteza é também apresentada.
This thesis investigates the characterization (and modeling) of devices that perform the interface between the digital and analog domains, such as the output buffers of the Integrated Circuits (ICs). Modern wireless transceivers are moving towards the software-defined radio (SDR) concept proposed by Mitola. The ideal architecture makes use of powerful digital signal processors (DSP) and extends the digital blocks’s operation as close as possible to the antenna. In this way, it is not surprising that there is a growing concern regarding the characterization of the blocks that perform the interface between the analog and digital domains, being the analog-to-digital and digital-to-analog converters (ADCs/DACs) two good examples of these circuits. Within the high speed digital circuits, such as Flash memories, a similar role is played by the output buffers. They act as an interface between the digital (logic core) and the analog radio frequency domains (package/printed circuit board), determining the signal integrity of the transmitted data. In order to speed up the signal integrity analysis, at the design stage, it is fundamental to have models that are simultaneously computationally efficient and accurate. Typically, the extraction/validation of models for output buffers is performed by using characterization data obtained from either the simulation of the transistor level model (if available) or from measurements. The latter approach is not sensitive to intellectual property issues but is rarely addressed in literature referred to output buffers’ characterization. Therefore, this thesis addresses the development of a novel measurement setup for the characterization and modeling of high speed output buffers, naturally extendable to switched-mode RF-CMOS amplifiers. Based on a welldefined experimental procedure, a state of the art model is extracted and validated. The developed measurement setup addresses not only the integrity of the output signals (signal integrity) but also of the power supply voltages (power integrity). In order to determine the sensitivity of the estimated quantities (voltage and current) to the errors in the different variables of the experimental procedure, an uncertainty analysis is presented.
Description: Doutoramento em Engenharia Electrotécnica
URI: http://hdl.handle.net/10773/12048
Appears in Collections:UA - Teses de doutoramento
DETI - Teses de doutoramento

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