Apresentamos cálculos de primeiros princípios da geometria atômica, energia de formação e estrutura eletrônica para as impurezas substitucionais de oxigênio e nitrogênio em GaAs (\'O IND. aS1\'\'N IND.As \'e \'N IND. Ga\'). Também estudamos a geometria atômica e estrutura eletrônica dos complexos neutros formados pelas mesmas impurezas substitucionais e átomos de hidrogênio intersticial (\'O IND. As-H\',\'N IND. As-H\',\'N IND. Ga-H\', \'N IND. As-H IND.2\' e \'N IND. Ga-H IND 2\'). Nossos resultados para os centros \'O IND. As\'e \'N IND. Ga\', em diferentes estados de carga, mostram distorções Jahn-Teller as quais induzem estados de carga não estáveis, observando-se um comportamento U-negativo para cada centro. Entretanto para o centro \'N IND. As\' não foram observadas distorções. Em todos os sistemas estudados, as impurezas introduzem níveis profundos no gap. Para os complexos O-H e N-H foram encontradas várias configurações metaestáveis, correspondentes a diferentes posições de equilíbrio do átomo de hidrogênio, as quais apresentam energias entre 0.5 e 2.5 e V relativas à configuração estável. Na configuração estável do complexo \'O IND. As-H\', oxigênio não interage diretamente com hidrogênio, ligando-se a três gálios primeiros vizinhos. Entretanto para os complexos \'N IND. As-H\' e \'N IND. Ga\'-Hg\' é observada a formação de um dímero NH ligado à rede. Para os complexos N-\'H IND. 2\' também são encontradas várias configurações metaestáveis. O complexo\'N IND. As\'-\'H IND. 2\' apresenta uma configuração estável onde um dos hidrogênios forma o dímero NH, enquanto que o segundo fica ligado a um gálio primeiro vizinho, em simetria \'C IND. 3 v\'. Para o complexo \'N IND. Ga\'-\'H IND.2\' é observada a formação de uma molécula do tipo N\'H IND.2\', a qual também se liga à rede. As propriedades passivadora e ativadora do átomo de hidrogênio, como também sua interação com os níveis no gap, são discutidas para cada complexo / We report first-principles calculations of the electronic structure, atomic geometry and formation energy for the isolated oxygen and nitrogen substitutional impurities in GaAs (OA, NA, and Naa)· Also we performed electronic structure and atomic geometry calculations for the neutra! complexes formed by the same substitutional impurities and interstitial hydrogen atoms (O A,-H,NA,-H, Naa-H, Nk,-H2 and Naa-H2). Our results for the O ko and Naa centers for different charge states show Jahn-Telier distortions which induce unstable charge states, implying in a nega tive-U behaviour for each center. The NA-< center remains on-site for ali the charge states studied. Ali the substitutional impurity give rise deep leveis in the gap. For the 0-H and N-H complexes we found severa! metastable configurations related to different hydrogen equilibrium positions, with energies ranging from 0.5 to 2.5 eV relative to the stable configuration. The stable configuration for the O A,-H complex shows a weak interaction between oxygen and hydrogen, while for the NA,-H and Naa-H complexes it shows the formation of a N H dimer which is bonded to the lattice. For the N-H2 complexes we also found severa! metastable configuration. The stable configuration for the Nk,-H2 complex shows one H atom fonning a N H dimer wit.h nitrogen, while the second one bonds with a nearestneighbour Ga atom, in C3, symmetry. For the Naa·H2 complex we observed the formation o f a N H T like molecule ais o bonded to the lattice. The passivation and activation properties related to hydrogen atom and their interaction with the gap leveis are discussed.

Duas ferramentas para modelamento de indutores planares, retangulares e integrados e as equações analíticas implementadas em um software, foram estudadas e analisadas, para determinar qual é a mais apropriada, ou seja, aquela que fornece os resultados mais próximos de medidas experimentais, com menor custo, maior velocidade, etc. Indutores planares integrados apresentam limitações severas em seu uso. As duas principais são: o baixo valor do fator de qualidade, que limita o ganho e a banda nos amplificadores e filtros que os utilizam; e a dificuldade no seu modelamento e na determinação dos parâmetros que os caracterizam. Apesar das dificuldades no uso destes dispositivos, eles são aplicados em diversos sistemas, tais como transceptores que operam em rádio freqüências. Nestes sistemas, indutores são necessários e sua integração é essencial para se obter soluções completamente integradas. As ferramentas estudadas para o modelamento de indutores neste trabalho foram: ASITIC e SONNET. As equações analíticas foram implementadas no MATLAB. A comparação entre as ferramentas e as equações foi feita por meio de cinco indutores construídos e medidos. Os indutores foram fabricados em tecnologia CMOS de 0,35 µm com quatro camadas de metal. Para realizar a correta comparação entre os resultados simulados e as medidas elétricas, reduzindo ao máximo a interferência de elementos parasitas (inclusos pelos pads), os indutores foram inseridos em estruturas de teste. Estruturas de caracterização apropriadas foram também projetadas para permitir a eliminação do efeito das estruturas de teste sobre as medidas. / Two modeling tools for integrated planar square inductors and one software implementing analytical relations, were studied and analyzed, to determine which is the most appropriate, that is, the tools that will supply the closest results to experimental measurements with, lower costs, higher speed, etc. Integrated planar inductors present severe limitations in their use. The two main limitations are: the low value of the quality factor, that affects the gain and the band of amplifiers and filters where they are used; and the difficulty in modeling and determining of their parameters. Inspire of the difficulties in the use of these devices, they are applied in many systems, such as transceivers that operate in radio frequency. In these systems, inductors are necessary and their integration is essential to obtain completely integrated solutions. In this work the studied tools for inductor modeling were: ASITIC and SONNET. The analytical relations were implementing in MATLAB. The comparisons between the tools were made through five implemented and measured inductors. The inductors were fabricated in a CMOS 0.35 µm technology with four metal layers. In order to carry out the correct comparison between the modeled results and the electric measurements, minimizing the interference of pad parasitic elements, the inductors were inserted within appropriate test structures. Characterization structures were also implemented to allow the elimination of the test structure effects on the measurements.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 416397.pdf: 2287652 bytes, checksum: 9cf4e2cec60d3986092ea52d0bca90d0 (MD5) Previous issue date: 2009-08-20 / O trabalho prop?e um sistema para remover metais nobres de placas de circuito impresso utilizando ?ons prata como metal padr?o. Os ?ons prata, contidos em solu??es padr?o em diferentes concentra??es, foram adsorvidos por uma resina a base de tanino de ac?cia negra (Acacia mearnsii) e formalde?do sintetizada via cat?lise ?cida com ?cido ox?lico. Vari?veis como temperatura, pH, concentra??o inicial de prata, massa de resina e tempo foram consideradas a fim de avaliar as condi??es ideais do sistema. Foram estudadas equa??es de isotermas a uma temperatura de 298K para determinar as condi??es de equil?brio, onde o modelo de Tenkim descreveu com satisfa??o os resultados experimentais. Da mesma forma, equa??es cin?ticas foram avaliadas e a ordem cin?tica descrita como pseudosegunda- ordem. Alguns par?metros termodin?micos foram determinados e o sistema foi definido como sendo de natureza exot?rmica com adsor??o f?sica. Um estudo mais detalhado destas caracter?sticas pode revelar a possibilidade de aplica??o a um grupo mais amplo de metais.

A tendência mundial em torno de sistemas SoC – System on Chip – baseados em processo CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor – digital, apresenta cada vez mais desafios aos projetistas de circuitos integrados. Em especial se observa que enquanto os projetistas de circuitos digitais podem contar com bibliotecas cada vez mais completas de células digitais semi-prontas e ferramentas cada vez mais poderosas para o aprimoramento do projeto, os projetistas analógicos não contam com tais facilidades, sendo necessário realizar o projeto de novas células analógicas para cada especificação recebida. Este trabalho apresenta uma contribuição para a automatização do projeto de blocos analógicos e, para isso, foi escolhido um bloco essencial em muitos projetos analógicos: o amplificador operacional – ampOp. A idéia inicial por trás dessa escolha foi um conjunto de especificações fornecido pela empresa Freescale Semiconductors, para o projeto um préamplificador de áudio realizado no âmbito do Programa Nacional de Microeletrônica – PNM. A topologia escolhida para o amplificador operacional, retirada de [1], foi analisada e utilizada para projeto do amplificador para áudio. Além disso, um software de auxílio ao projeto para este amplificador foi escrito em linguagem C, e seu objetivo é auxiliar no reprojeto do ampOp para atender à especificações diversas. Para isso o software recebe como entradas as próprias especificações e um primeiro projeto do ampOp, realizado com equações simplificadas de projeto. O software então, em conjunto com um simulador elétrico, reprojeta o amplificador, retirando alguns parâmetros relevantes dos arquivos de simulação e utilizando equações de projeto mais completas. Ao final do trabalho, um exemplo de ampOp foi fabricado e caracterizado, sendo os resultados obtidos analisados. / The world trend towards SoC – System on Chip – based on digital CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor – process presents more and more challenges to the IC designer. One can observe that while digital designers may rely on digital core libraries that are more and more complete, and design tools that are increasingly powerful and capable of optimizing the digital design, analog designers do not have such privileges available, becoming necessary to design such analog cores each time a new set of specifications is received. This work presents a contribution to the automatization of the design of analog cores and, in order to do that, an essential core was chosen: the operational amplifier. The choice for the operational amplifier was made in order to attend to a set of specifications provided by Freescale Semiconductors. This set was applied in the design of an audio pre-amplifier performed in the scope of the National Microelectronics Program – PNM. A topology chosen for the amplifier, extracted from [1], was analysed and applied to design the audio pre-amplifier. Additionaliy, a software for this specific amplifier was written, and its goal is to aid the redesign of the amplifier to comply with a set of specifications. In order to do this, the software receives, as input parameters, the set of specifications and the results of a first amplifier design, done by the analog designer using simplified equations. Then, together with an electrical simulator, the software redesigns the amplifier, reading some relevant information from the output file of the simulation and using more complete relations. At the end of this work, an example of amplifier was manufactured and characterized, and the final results were analyzed.

Este trabalho detalha o desenvolvimento de dois sistemas portáteis de detecção eletroquímica, desde sua construção até a aplicação das técnicas. As técnicas de detecção eletroquímica apresentam diversas vantagens, em relação a outros métodos de detecção, como boa sensibilidade, boa seletividade, ampla aplicabilidade e baixo custo de manutenção do equipamento. Neste trabalho foram aplicadas as técnicas de voltametria cíclica e voltametria por pulso diferencial. Os potenciostatos são os circuitos tipicamente utilizados para proceder a varredura de potencial em celas eletroquímicas, ao mesmo tempo em que fazem a leitura da corrente proveniente da reação. Estes circuitos geram tensão proporcional a corrente medida, através de amplificadores operacionais, cujo ganho é variado conforme a intensidade da corrente. Buscando conseguir um sistema sensível e seletivo foi desenvolvido um multipotenciostato, agregando quatro circuitos de potenciostato. As análises voltamétricas realizadas com esse sistema apresentaram resultados comparáveis a equipamentos comerciais, sendo limitados em correntes até unidades de micro-ampères. Visando atingir correntes ainda menores, desenvolveu-se um sistema que fosse menos influenciado por ruídos de diversas naturezas, isolando o circuito do potenciostato. Assim, utilizando um potenciostato opto-acoplado, foi possível detectar correntes da ordem de nano-ampères. Para a utilização destes potenciostatos foram utilizados dois tipos de interface. Utilizando sistemas de aquisição de dados comerciais e instrumentos virtuais, foi desenvolvida a interface de comunicação e controle do multipotenciostato. Buscando tornar todo o sistema de aquisição portátil, foi desenvolvido um sistema de aquisição microcontrolado dedicado, também interfaceado por instrumentos virtuais. Os sistemas desenvolvidos visam aplicações ambientais e biomédicas. / This work presents the development of two different portable electrochemical detection systems. Both systems are applicable in environment and biomedical areas. The electrochemical detection techniques have many interesting advantages, when compared to other detections techniques, such as good sensitivity, good selectivity, and low maintenance cost. The detections techniques used were cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. Potentiostats are circuits used to scan potential in electrochemical cells while acquire the reaction current. Those circuits convert the measured current into voltage by operational amplifiers, whose gain changes with the current intensity. In order to achieve a selective and sensitive system, it was developed a multipotentiostat, joining four potentiostat circuits. The analysis done with this system showed results comparable to commercial equipments, but limited to microampere currents. Intending to detect lower currents, it was developed a noise-protected system, isolating the potentiostat. Therefore, using an optic-coupled potentiostat, it was detected nano-ampère currents. Two different interfaces were used to control these potentiostats. Using commercial data acquisition systems and virtual instruments, it was implemented a control and data view multipotentiostat interface. Aiming a whole portable acquisition system, it has been developed a dedicated microcontrolled acquisition system with also a virtual instrument interface.

Tornar a verificação funcional mais eficiente, em termos de gasto de recursos de computação e tempo, é necessário para a contínua evolução dos sistemas digitais. A verificação funcional com geração de casos de teste aleatória ajustada por cobertura é uma das alternativas identificadas nos últimos anos para acelerar a execução de testbenches. Várias abordagens têm sido testadas com sucesso na verificação funcional de núcleos de hardware, no domínio de aplicação dos processadores de propósito geral, porém, influenciada por características específicas do domínio, dos modelos de cobertura e do espaço possível de casos de teste. Por outro lado, pouca atenção tem sido dispensada à verificação ajustada por cobertura em outros domínios de aplicação como nos de sistemas de comunicação e de sistemas multimídia. Estes casos são tratados no presente estudo, com os fatores específicos que influenciam os resultados dos testbenches com geração ajustada. Entre os fatores relevantes para isto, foram identificados o tamanho do espaço de casos de teste e a distribuição da ocorrência dos eventos de cobertura, sendo necessária para o desenvolvimento do presente trabalho, a realização de várias alterações na construção de testbenches com ajuste. A geração de casos de teste ajustada por cobertura é realizada a partir da realimentação da informação do estado da cobertura, para se determinar os casos de teste necessários para tornar o progresso da cobertura mais rápido. Esta realimentação depende da criação, por aprendizado automático, de modelos que relacionem os casos de teste com as ocorrências dos eventos de cobertura. Com núcleos de hardware realistas e de grande porte, neste trabalho, foram aplicadas as técnicas de aprendizado de redes Bayesianas e data mining com árvores de classificação, já utilizados em outras pesquisas mais específicas. Estas técnicas se caracterizam por requerer processos de maximização local para seu funcionamento. Neste trabalho, foi avaliada também a adoção da técnica de Support Vector Machine (SVM), por se basear em um processo de maximização global. Os resultados demonstram que as técnicas de geração de casos de teste ajustadas por cobertura precisam ser adaptadas às características do domínio de aplicação, para conseguir acelerar a execução dos testbenches. / Making functional verification more efficient in terms of computational and time resources is mandatory in order to maintain the evolution of digital systems. Coverage driven verification is one of the recently used alternatives for speeding up the execution of testbenches. Many approaches have been successfully applied to the functional verification of cores in the application domain of general purpose processors, however, being influenced by the specific coverage and testcase dimensionality characteristics of this domain. Furthermore, little attention has been given to the use of coverage driven verification in other domains, such as communication systems and multimedia systems. These domains have been considered in the present study, together with the specific factors that have influenced the coverage driven testbench results. Among these factors, one has identified the size of the testcase space and the distribution of the coverage events; making it necessary to the development of this work, several changes regarding the construction of the coverage driven testbenches. Coverage driven testecase generation is performed by feedbacking the coverage status information and selecting those testcases that lead to the improvement of the coverage progression rate. This feedback depends on the construction of a model, by automatic learning, which relates testcases and the observations of coverage events. During this work, realistic large IP cores were verified with the following coverage driven techniques: Bayesian networks and classification tree data mining. These techniques, previously used in specific research works, adopt local optimization in their processing. In the present work, coverage driven verification with support vector machine learning, is tested due to the fact that this technique is based in a global optimization process. Results of this work have shown the need of adaptation of the coverage driven verification to the application domain characteristics, in order to obtain meaningful acceleration in testbench execution.

Controladores assíncronos Modo Burst Estendido (MBE) são importantes no projeto de sistemas digitais heterogêneos. Dois passos importantes na síntese lógica dos controladores MBE são os de minimização e assinalamento de estados. No paradigma assíncrono, estes passos, além de encontrarem o melhor assinalamento de estados, que é importante na redução da área de silício, devem atender aos requisitos de corrida crítica e evitarem hazard lógico na etapa de minimização lógica. Como essas etapas são do tipo NP-completo, a solução proposta pela ferramenta 3D, está limitada a especificações de pequeno e médio porte, no caso a especificação MBE. Neste trabalho, propõe-se uma ferramenta chamada SAGAAs que soluciona essas duas etapas. O método SAGAAs (State Assignment using Genetic Algorithm for Asynchronous circuits) trata essas duas etapas utilizando a técnica de busca e otimização estocástica chamada de Algoritmo Genético (AG). O método SAGAAs, permite a realização de assinalamento de estados para especificações MBE de grande porte e foi aplicado a um conjunto de benchmarks. Quando comparada com a ferramenta 3D, a ferramenta SAGAAs voltada para Máquinas de Huffman com Saída Realimentada (MHSR) apresenta bons resultados: no número de variáveis de estados inseridas houve uma redução de 12,00\%; na área houve uma redução de 15,28\% de produtos e uma redução de 14,73\% de literais; no número de chaveamento das variáveis de estados houve uma redução de 30,38\%. Este trabalho mostra a viabilidade do AG na solução das duas etapas da síntese lógica como também satisfaz as restrições de corrida crítica e hazard lógico. Esta tese também propõe um método para minimização e assinalamento de estados para especificações MBE, que é voltada para Máquinas de Huffman (MH). Este método está incorporado na ferramenta SAGAAs e o autor desconhece a existência de uma ferramenta para a especificação MBE na arquitetura MH.

O Programa Espacial Brasileiro conta com diversos projetos de Foguetes de Sondagem e com o projeto do Veículo Lançador de Satélite, VLS-1. O VLS-1 possui diversas redes elétricas, entre elas a Sub-rede Elétrica de Segurança, responsável pela terminação de vôo em caso de falha crítica. Neste trabalho é apresentado um procedimento para a quantificação da confiabilidade com alternativas para uso de dados de falha dificilmente encontrados na prática. É proposto, também, um procedimento geral para estimar a confiabilidade de um subsistema, a Sub-rede Elétrica de Segurança. O procedimento inova ao usar o diagrama de blocos funcional e a seqüência FTA-FMEA. Por sua generalidade o procedimento pode ser estendido aos demais subsistemas, e ao sistema. São apresentadas considerações a respeito do Sistema de Terminação de Vôo descrito na norma STD 319-92 do Range Commanders Council, RCC. As conclusões e alguns desdobramentos do trabalho são apresentados ao final.

Apresentamos aqui resultados de propriedades eletrônicas relacionadas à defeitos complexos em GaAs. Os cálculos autoconsistentes da estrutura eletrônica foram feitos usando o método do espalhamento múltiplo X a junto com o modelo do aglomerado molecular e com os orbitais de superfície saturados com a esfera de Watson. / We repor! resu/ts for e/ectronic properties related to complex defects in GaAs. The self-consistent-fie/d electronic structure ca/culations were performed by using the multiplescattering X a method within framework of Watson-sphere-terminated molecular cluster model. We have simulated, first, the electronic states of the 26-atom clusters: 26Td/1As (tetrahedral interstitial As centered cluster), 26Td/1Ga (tetrahedral interslitial Ga cenlered clusle!) and 26C3v (trigonal cluster centered in the middle of a Ga-As bond).

Este trabalho detalha o desenvolvimento de dois sistemas portáteis de detecção eletroquímica, desde sua construção até a aplicação das técnicas. As técnicas de detecção eletroquímica apresentam diversas vantagens, em relação a outros métodos de detecção, como boa sensibilidade, boa seletividade, ampla aplicabilidade e baixo custo de manutenção do equipamento. Neste trabalho foram aplicadas as técnicas de voltametria cíclica e voltametria por pulso diferencial. Os potenciostatos são os circuitos tipicamente utilizados para proceder a varredura de potencial em celas eletroquímicas, ao mesmo tempo em que fazem a leitura da corrente proveniente da reação. Estes circuitos geram tensão proporcional a corrente medida, através de amplificadores operacionais, cujo ganho é variado conforme a intensidade da corrente. Buscando conseguir um sistema sensível e seletivo foi desenvolvido um multipotenciostato, agregando quatro circuitos de potenciostato. As análises voltamétricas realizadas com esse sistema apresentaram resultados comparáveis a equipamentos comerciais, sendo limitados em correntes até unidades de micro-ampères. Visando atingir correntes ainda menores, desenvolveu-se um sistema que fosse menos influenciado por ruídos de diversas naturezas, isolando o circuito do potenciostato. Assim, utilizando um potenciostato opto-acoplado, foi possível detectar correntes da ordem de nano-ampères. Para a utilização destes potenciostatos foram utilizados dois tipos de interface. Utilizando sistemas de aquisição de dados comerciais e instrumentos virtuais, foi desenvolvida a interface de comunicação e controle do multipotenciostato. Buscando tornar todo o sistema de aquisição portátil, foi desenvolvido um sistema de aquisição microcontrolado dedicado, também interfaceado por instrumentos virtuais. Os sistemas desenvolvidos visam aplicações ambientais e biomédicas. / This work presents the development of two different portable electrochemical detection systems. Both systems are applicable in environment and biomedical areas. The electrochemical detection techniques have many interesting advantages, when compared to other detections techniques, such as good sensitivity, good selectivity, and low maintenance cost. The detections techniques used were cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. Potentiostats are circuits used to scan potential in electrochemical cells while acquire the reaction current. Those circuits convert the measured current into voltage by operational amplifiers, whose gain changes with the current intensity. In order to achieve a selective and sensitive system, it was developed a multipotentiostat, joining four potentiostat circuits. The analysis done with this system showed results comparable to commercial equipments, but limited to microampere currents. Intending to detect lower currents, it was developed a noise-protected system, isolating the potentiostat. Therefore, using an optic-coupled potentiostat, it was detected nano-ampère currents. Two different interfaces were used to control these potentiostats. Using commercial data acquisition systems and virtual instruments, it was implemented a control and data view multipotentiostat interface. Aiming a whole portable acquisition system, it has been developed a dedicated microcontrolled acquisition system with also a virtual instrument interface.