O desenvolvimento de tecnologias de integração para circuitos integrados junto com a demanda de cada vez mais processamento digital de sinais, como em sistemas de telecomunicações e aplicações SOC, resultaram na crescente necessidade de circuitos mistos em tecnologia CMOS integrados em um único chip. Em um trabalho anterior, a arquitetura de uma interface analógica para ser usada em aplicações SOC mistas foi desenvolvida e implementada. Basicamente esta interface é composta por uma célula analógica fixa (fixed analog cell – FAC), que translada o sinal de entrada para uma freqüência de processamento fixa, e por um bloco digital que processa este sinal. Primeiramente, as especificações de sistema foram determinadas considerando o processamento de sinais de três bandas de freqüência diferentes: FM, vídeo e celular, seguido por simulações de alto-nível do sistema da FAC. Então, uma arquitetura heteródina integrada CMOS para o front-end que integrará a FAC, composto por 2 mixers ativos e um amplificador de ganho variável, foi apresentada, enumerando-se e propondo-se soluções para os desafios de projeto e metodologia. Os blocos analógicos/RF, juntamente com o front-end, foram projetados e implementados em tecnologia CMOS IBM 0.18μm, apresentando-se simulações e medidas de um protótipo físico. / The development of IC technologies coupled with the demand for more digital signal processing integrated in a single chip has created an increasing need for design of mixed-signal systems in CMOS technology. Previously, a general analog interface architecture targeted to mixed-signal systems on-chip applications was developed and implemented, which is composed by a fixed analog cell (FAC), that translates the input signal to a processing frequency, and a digital block, that processes the signal. The focus of this thesis is to analyze, design and implement analog/RF building blocks suitable for this system. First, a set of system specifications is developed and verified through system level simulations for the FAC system, aiming the signal processing of three target applications: FM, video and digital cellular frequency bands. Then, a fully CMOS integrated dual-conversion heterodyne front-end architecture with 2 active mixers and a variable-gain amplifier is presented, enumerating and proposing solutions for the design challenges and methodology. The stand-alone building blocks and the front-end system are designed and implemented in IBM 0.18μm CMOS process, presenting simulations and experimental data from an actual physical prototype.

O desenvolvimento de tecnologias de integração para circuitos integrados junto com a demanda de cada vez mais processamento digital de sinais, como em sistemas de telecomunicações e aplicações SOC, resultaram na crescente necessidade de circuitos mistos em tecnologia CMOS integrados em um único chip. Em um trabalho anterior, a arquitetura de uma interface analógica para ser usada em aplicações SOC mistas foi desenvolvida e implementada. Basicamente esta interface é composta por uma célula analógica fixa (fixed analog cell – FAC), que translada o sinal de entrada para uma freqüência de processamento fixa, e por um bloco digital que processa este sinal. Primeiramente, as especificações de sistema foram determinadas considerando o processamento de sinais de três bandas de freqüência diferentes: FM, vídeo e celular, seguido por simulações de alto-nível do sistema da FAC. Então, uma arquitetura heteródina integrada CMOS para o front-end que integrará a FAC, composto por 2 mixers ativos e um amplificador de ganho variável, foi apresentada, enumerando-se e propondo-se soluções para os desafios de projeto e metodologia. Os blocos analógicos/RF, juntamente com o front-end, foram projetados e implementados em tecnologia CMOS IBM 0.18μm, apresentando-se simulações e medidas de um protótipo físico. / The development of IC technologies coupled with the demand for more digital signal processing integrated in a single chip has created an increasing need for design of mixed-signal systems in CMOS technology. Previously, a general analog interface architecture targeted to mixed-signal systems on-chip applications was developed and implemented, which is composed by a fixed analog cell (FAC), that translates the input signal to a processing frequency, and a digital block, that processes the signal. The focus of this thesis is to analyze, design and implement analog/RF building blocks suitable for this system. First, a set of system specifications is developed and verified through system level simulations for the FAC system, aiming the signal processing of three target applications: FM, video and digital cellular frequency bands. Then, a fully CMOS integrated dual-conversion heterodyne front-end architecture with 2 active mixers and a variable-gain amplifier is presented, enumerating and proposing solutions for the design challenges and methodology. The stand-alone building blocks and the front-end system are designed and implemented in IBM 0.18μm CMOS process, presenting simulations and experimental data from an actual physical prototype.

O desenvolvimento de tecnologias de integração para circuitos integrados junto com a demanda de cada vez mais processamento digital de sinais, como em sistemas de telecomunicações e aplicações SOC, resultaram na crescente necessidade de circuitos mistos em tecnologia CMOS integrados em um único chip. Em um trabalho anterior, a arquitetura de uma interface analógica para ser usada em aplicações SOC mistas foi desenvolvida e implementada. Basicamente esta interface é composta por uma célula analógica fixa (fixed analog cell – FAC), que translada o sinal de entrada para uma freqüência de processamento fixa, e por um bloco digital que processa este sinal. Primeiramente, as especificações de sistema foram determinadas considerando o processamento de sinais de três bandas de freqüência diferentes: FM, vídeo e celular, seguido por simulações de alto-nível do sistema da FAC. Então, uma arquitetura heteródina integrada CMOS para o front-end que integrará a FAC, composto por 2 mixers ativos e um amplificador de ganho variável, foi apresentada, enumerando-se e propondo-se soluções para os desafios de projeto e metodologia. Os blocos analógicos/RF, juntamente com o front-end, foram projetados e implementados em tecnologia CMOS IBM 0.18μm, apresentando-se simulações e medidas de um protótipo físico. / The development of IC technologies coupled with the demand for more digital signal processing integrated in a single chip has created an increasing need for design of mixed-signal systems in CMOS technology. Previously, a general analog interface architecture targeted to mixed-signal systems on-chip applications was developed and implemented, which is composed by a fixed analog cell (FAC), that translates the input signal to a processing frequency, and a digital block, that processes the signal. The focus of this thesis is to analyze, design and implement analog/RF building blocks suitable for this system. First, a set of system specifications is developed and verified through system level simulations for the FAC system, aiming the signal processing of three target applications: FM, video and digital cellular frequency bands. Then, a fully CMOS integrated dual-conversion heterodyne front-end architecture with 2 active mixers and a variable-gain amplifier is presented, enumerating and proposing solutions for the design challenges and methodology. The stand-alone building blocks and the front-end system are designed and implemented in IBM 0.18μm CMOS process, presenting simulations and experimental data from an actual physical prototype.

<p>Пасивна индуктивна компонента и нискошумни појачавач у технологији<br />монолитних интегрисаних кола за широкопојасне примјене пројектовани<br />су, фабриковани и карактерисани. Приликом пројектовања индуктора<br />изабрана је топологија меандар, а осим софтверских алата за<br />пројектовање интегрисаних кола, кориштен је и симулатор<br />електромагнетског поља. Осим карактеризације основних параметара,<br />пажња је посвећена и анализи процесних и температурских варијација.<br />Спроведена је механичка карактеризација материјала од којег се састоји<br />заштитни слој фабрикованог интегрисаног кола. Нискошумни појачавач<br />пројектован је као први степен пријемника широкопојасне технологије, а<br />карактеризацијом је потврђена успјешност поступка.</p> / <p>Pasivna induktivna komponenta i niskošumni pojačavač u tehnologiji<br />monolitnih integrisanih kola za širokopojasne primjene projektovani<br />su, fabrikovani i karakterisani. Prilikom projektovanja induktora<br />izabrana je topologija meandar, a osim softverskih alata za<br />projektovanje integrisanih kola, korišten je i simulator<br />elektromagnetskog polja. Osim karakterizacije osnovnih parametara,<br />pažnja je posvećena i analizi procesnih i temperaturskih varijacija.<br />Sprovedena je mehanička karakterizacija materijala od kojeg se sastoji<br />zaštitni sloj fabrikovanog integrisanog kola. Niskošumni pojačavač<br />projektovan je kao prvi stepen prijemnika širokopojasne tehnologije, a<br />karakterizacijom je potvrđena uspješnost postupka.</p> / <p>A passive inductive component and a low-noise amplifier are designed,<br />fabricated in standard monolithic CMOS technology and characterized, both<br />intended for wideband operation. For the design of the inductor, meander<br />topology is chosen. Along with the integrated circuit design tools,<br />electromagnetic field simulator is used. Besides the standard parameter<br />characterization, special attention is dedicated to the analysis of process and<br />temperature variations. Furthermore, mechanical characterization of the<br />material that comprises the protection layer has been undertaken. Low-noise<br />amplifier is designed as the first stage of an ultra wideband receiver and the<br />results show that the circuit is successfully designed.</p>