Instrumentation for measurement and characterization of mixed-signal devices

Abstract

This PhD thesis work is about the development of radio frequency oriented measurement and characterization approaches for mixed-signal devices. Mixed-signal devices are an important building block for newer, higher data-rate and smart radios. However, intuitive and simple characterization approaches have not yet been developed. The most basic mixed-signal device is an ADC or a DAC. The ADCs and DACs will be considered in this work, as well as, more complex mixed-signal devices and even entire (integrated) radio front-ends. A microwave network analysis approach, in an S-parameters like fashion, will be used to augment the modeling techniques of mixed-signal devices. This type of behavioral modeling approach is extensively supported within the tools used during the RF design stages. This will allow RF engineers to account for the non-ideal effects of these devices in a simpler way. The final outcome may be used to establish an instrument capable to characterize both basic and more complex mixed-signal devices, in the same way a traditional VNA does for fully analog devices.

Este trabalho de doutoramento aborda o desenvolvimento de técnicas de medida e caracterização, usando uma perspetiva de radiofrequência, para dispositivos analógico-digitais. Os dispositivos analógico-digitais são blocos importantes no desenho de novos rádios, com maior velocidade de troca de dados, ou mesmo rádios inteligentes. As ADCs e DACs podem ser consideradas como os dispositivos analógico-digitais mais simples. Neste trabalho vão ser consideradas as ADCs e DACs, bem como dispositivos analógico-digitais mais complexos, ou mesmo cadeias completas de rádio. Uma abordagem baseada na análise de circuitos de micro-ondas, semelhante `a utilizada pelos ‘parâmetros S’, vai ser utilizada para expandir as técnicas de caracterização dos dispositivos analógico-digitais. Este tipo de caracterização comportamental ´e suportada amplamente pelas ferramentas utilizadas durante o desenvolvimento de aparelhos rádio. Esta técnica vai permitir aos engenheiros de RF considerar os efeitos não-ideais deste tipo de dispositivos, de uma forma mais simples. O resultado final deste trabalho poder´a vir a ser utilizado para estabelecer um instrumento capaz de caracterizar dispositivos analógico-digitais simples ou mais complexos, da mesma forma que um VNA é utilizado para dispositivos puramente analógicos.