B026292 - MICROSISTEMI ELETTRONICI AD ALTA FREQUENZA

ITALIANO

High-Frequency
Integrated Circuits
SORIN VOINIGESCU + materiale sotto forma di slide fornito a lezione dal docente

La finalità del corso è quella di introdurre gli studenti alla conoscenza dei blocchi funzionali di base per la realizzazione di sistemi ad alta frequenza sia dal punto di vista della analisi che delle tecniche di progettazione. Il punto di vista sarà principalmente di tipo sistemistico. Il corso partendo dalle architetture dei ricevitori e dei trasmettitori a microonde e a onde millimetriche delinerà le differenti topologie e tecnologie con cui implementare blocci funzionali che li costituiscono

Per un corretto comprensione delle tematiche affrontate all'interno del presente corso risulta utile che lo studente abbia conoscenza dei principi di funzionamento dei dispositivi elettronici ad alta frequenza, dei sistemi a microonde e a onde millimetriche e delle principali tecniche di progettazione per circuiti a microonde

Lezioni in aula, Esercitazioni in aula
Illustrazione di esempi di sistemi commerciali

La verifica finale consta di una prova orale in cui attraverso un approfondita discussione con il docente sarà valutato il livello di confidenza raggiunto negli argomenti proposti a lezione.

- Classificazione dei circuiti elettronici
- Applicazioni HFIC
- Tipologia Circuiti
- Ricevitori
- Rappresentazione complessa di segnali modulati RF
- Topologia ricevitori
- Ricevitori eterodina
- Ricevitori supereterodina
- Mixer a reiezione di immagine
- Ricevitori a conversione diretta
- Ricevitori Zero IF
- Ricevitori low IF
- Specifiche ricevitori
- Dynamic range
- Rumore
- Fattore di rumore e cifra di rumore
- temperatura di rumore
- Noise floor e sensibilità
- Rumore e BER
- Linearità
- 1dB Compression Point IP3
- Trasmettitori a conversione indiretta
- Trasmettitori a conversione diretta
- Trasmettitori low IF
- Specifiche trasmettitori
- EIRP
- Parametri reti 2 porte e multiporte
- Coefficiente di riflessione
- Carta di Smith
- Paramtri S due porte e multiporte
- Stabilità delle reti 2 porte
- Analisi stabilità
- Guadagni di potenza nelle reti 2 porte
- Rappresentazione rumore circuiti RLC
- Rumore nelle reti 2 porte e multiporte
- Rappresentazione del rumore reti multiporte
- Rappresentazione rumore utilizzando Paramtri Z, Y, S
- Rappresentazione rumore reti 2 porte
- Paramatri di rumore nelle reti 2 porte
- Differenti approcci progettuali per differenti tipi di circuiti integrati
- Circuiti integrati analogici
- Circuiti integrati a monolitici a microonde
- Circuiti integrati ad alata frequenza
- Tecniche di progettazione dei circuiti
- Progettazione dei circuiti HF IC
- Adattamento di impedenza
- Reti di adattamento
- Adattamento a banda stretta
- Soluzioni analitiche e soluzioni grafiche
- Fattori di qualità e banda di una rete di adattamento
- Adattamento mediante linee di trasmissione
- Adattamento a larga banda: limitazioni
- Scalatura in frequenza di circuiti in tecnologia CMOS
- Metodologia per lo scaling in frequenza degli LNA: analisi dei vari step
- Processo di raffinazione delle performance degli LNA
- Limitazioni di potenza nel progetto degli LNA
- LNA in tecnologia CMOS a bassa corrente polarizzazione
- Analisi degli LNA a bassa corrente
- Topologie LNA alternative
- Topologie LNA in configurazioni CB e CG
- Reti di polarizzazione per gli LNA
- Mixer comportamento
- Upconversion mixer
- Downconversion mixer
- Principi di funzionamento di base del moltiplicatore
- Elementi di base del funzionamento dei mixer
- Modellizzazione dei Mixer
- Funzionamento dei mixer in downconversion
- Rumore nei mixer
- Specifiche dei Mixer
- Cifre di merito dei Mixer
- Classificazione dei Mixer
- Topologie dei Mixer
- Mixer a cella di Gilbert
- Analisi dei Mixer a Cella di Gilbert
- Esempi di Mixer a Cella di Gilbert in Upconversion
- Esempi di Mixer a Cella di Gilbert in Downconversion
- Mixer a bassi Valori di polarizzazione
- Esempi di Mixer a Cella di Gilbert con bassi valori di polarizzazione
- Procedura per il progetto di un mixer in downconversion
- Principi di base del funzionamento dei VCO
- Condizioni per le oscillazioni
- Discussione delle condizioni di oscillazione
- Topologie di base per implementazione di una resistenza negativa
- Risuonatori per VCO
- Risunatori LC
- Risuonatori SAW
- Risuonatori dielettrici
- Rumore di Fase
- Definizione di rumore di fase
- Modellizzazione del rumore di fase
- Tuning in frequenza
- Cifra di merito dei VCO
- Topologie di VCO a basso rumore
- Oscillatori Armstrong
- Oscillatori Hartley
- Oscillatori Colpitts
- Altre topologia di VCO
- Topologia Clapp
- Topologia Armostrong
- Topologie cross coupled VCO
- Topologia cross coupled simmetrica
- Tologia di oscillatori con risuonatori ad alto Q
- Oscillatori Feedback
- Topologia Push Push
- Tecniche di simulazione dei VCO
- Simulazioni a piccolo segnale nei VCO
- Simulazioni al transitorio nei VCO
- Simulazioni Harmonic Balance e Rumore nei VCO
- Layout dei VCO esempi
- Layout dei VCO esempi
- Sistemi SOC ad alta frequenza
- Approccio alla progettazione dei sistemi SOC ad alta frequenza
- Esempio di transceiver commerciale in tecnologia CMOS per IEEE 802.15.4
- Blocchi funzionali
- Analisi del ricevitore e del trasmettitore
- Esempio di transceiver commerciale a 60 GHz
- Schema a blocchi
- Catena di trasmissione e ricezione
- Analisi processi di fornderia Bi-CMOS
- Famiglia processi SG25
- Descrizione dei differenti processi
- Diagramma della cross section
- Current maximum rating
- Parametri caratteristici dei bipolari dei differenti famiglie
- Modelli dei componenti passivi
- Componente Pad dimensioni caratteristiche
- Dimensioni caratteristiche Edge Seal
- Maschere per la realizzazione degli Insulatede NMOS
- Maschere per la realizzazione degli M-Varicap
- Maschere per la realizzazione degli SVaricap
- Maschere per la realizzazione degli Isolbox
- Maschere per la realizzazione degli Schottky Diode
- Cross Section schematica SG25H3
- Maschere per la realizzazione degli HBT SG25H3
- Cross Section schematica SG25H4
- Maschere per la realizzazione degli HBT SG25H4
- Regole per la realizzazione delle antenne
- Linee di trasmissione caratteristiche e modelli
- Induttori di differenti tipologie e caratteristiche
- Libreria SGH25 per ADS
- Illustrazione della libreria SGH25
- Esempi di generazione del layout dei componenti
- Interazione fra il CAD ADS e la libreria SGH25
- Principali tipologie di simulazioni utilizzate
- Costruire una simulazione
- Principali strumenti di ADS
- Costruzione del grafico V/I dei dispositivi
- Esempi di analisi a Parametri S
- Altre simulazioni
- Interazione analisi EM con altre tipologie di simulazione