Orientador: Nobuo Oki / Banca: Carlos Antonio Alves / Banca: Ailton Akira Shinoda / Banca: José Raimundo de Oliveira / Banca: José Ricardo Descardeci / Resumo: Sintetizadores de frequência são circuitos críticos usados largamente em muitas aplicações de temporização. Circuitos PLL apresentam uma boa solução para temporização, mas utilizam geralmente blocos analógicos que são facilmente influenciados em desempenho devidos a instabilidades inerentes aos processos de fabricação e ruídos. Com a evolução dos circuitos e ferramentas para sistemas digitais foi possível a implementação de circuitos que utilizem somente recursos digitais tais como os DLL. Um dos papéis dos sintetizadores é equalizar a fase de um sinal de clock em relação a uma segunda referência adicionando fase entre os sinais. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um circuito DLL com arquitetura flexível e programável para utilização no ajuste de fase e recuperação de sinais. Os blocos digitais foram implementados utilizando ferramentas de alto nível de abstração para avaliação do comportamento funcional. O objetivo final é a implementação do circuito validado em tecnologia CMOS 350 nm da AMS / Abstract: Frequency Synthesizers are critical circuits widely used in timing applications. PLLs devices had showed a good solution for timing, but they normally because the use analog building blocks that are often influenced by the subtract building process and noises. Nevertheless, after the evolution of complex circuits and development tools it had been possible the implementation of systems that implement only digital resource such as DLL. One of major goals of synthesizers is to equalize the phase between a clock signal and a second reference. This work aims to develop DLL devices that are built in a flexible and reprogrammable architecture for using in decrements or increments in the phase and clock recovery. Digital blocks were implemented using high level abstraction tools for analysis of functional behavior. The main objective is the circuit implementation and validations in CMOS .35 AMS process / Doutor

Orientador: Nobuo Oki / Banca: Saulo Finco / Banca: Cláudio Kitano / Resumo: Nesse trabalho, propõe-se o projeto e implementação de um sintetizador de sinais ortogonais utilizando técnicas de circuito integrado e processo CMOS. O circuito do sintetizador baseia-se em um modelo matemático que utiliza multiplicadores e integradores analógicos, para geração de bases de funções ortogonais, tais como os polinômios de Legendre, as funções de base coseno e seno, a smoothed-cosine basis e os polinômios de Hermite. Funções ortogonais são bastante empregadas em processamento de sinais, e a implementação deste método matemático é capaz de gerar vários tipos de funções em um mesmo circuito integrado. O projeto proposto utiliza blocos analógicos funcionais para implementar o sintetizador. Os blocos que compõem o sintetizador foram projetados utilizando circuitos diferenciais, processamento em modo de corrente e técnicas de low-voltage. Algumas topologias utilizadas estão descritas na literatura, sendo que algumas foram adaptadas e mesmo modificadas, como no caso do multiplicador de corrente. Outras tiveram que ser propostas. As simulações e os resultados experimentais mostraram que o sintetizador é capaz de gerar funções ortogonais com amplitude e distorções satisfatórias. O sintetizador pode ser alimentado em 3V, tal qual foi projetado, tem faixa de entrada de ±20 μA e apresenta DHT (distorção harmônica total) inferior a 4% no quinto e último estágio em cascata. / Abstract: In this work, a design and implementation of a synthesizer of orthogonal signals using CMOS technology and design technique for integrated circuits is proposed. The synthesizer circuit used analog multipliers and integrators for produce orthogonal functions such as Legendre polynomials, cosine and sine basis of functions, smoothed-cosine basis and Hermite polynomials. Orthogonal functions can be employed in signal processing and the implementation proposed can generate several kinds of functions in the same integrated circuit. In the synthesizer design building blocks was employed. The synthesizer's blocks were design using differential circuits, low-voltage and current-mode techniques. Some topologies from papers were adapted or modified, as in the case of the current multiplier. Other topologies had to be proposed. The simulation and experimental results have shown that the synthesizer is able to produce orthogonal functions with satisfactory quality in distortions and amplitude. The synthesizer has a 3V supply voltage, a input current range of ±20 μA and it presents less than 4% of THD (Total Harmonic Distortion) in the last output in cascade. / Mestre

Orientador: Nobuo Oki / Banca: Suely Cunha Amaro Mantovani / Banca: Jozué Vieira Filho / Banca: Marcelo Arturo Jara Perez / Banca: Paulo Augusto Dal fabbro / Resumo: Nesta tese, propõe-se um sintetizador de freqüência baseado em phase locked loops (PLL) usando uma arquitetura que utiliza um dual-path loop filter, constituído de componentes passivos e um integrador digital. A proposta é empregar técnicas digitais, para reduzir o custo da implementação do sintetizador de freqüência, e flexibilizar o projeto do loop filter, para possibilitar que a arquitetura opere em uma faixa de freqüência larga de operação e com redução de tons espúrios. O loop filter digital é constituído de um contador crescente/ decrescente cujo clock é proveniente da amostragem da diferença de fase de entrada. As técnicas digitais aplicadas ao loop filter se baseiam em alterações da operação do contador, em tempos pré-estabelecidos, os quais são controlados digitalmente. Essas técnicas possibilitam reduzir o tempo de estabelecimento do PLL ao mesmo tempo em que problemas de estabilidade são resolvidos. No desenvolvimento da técnica de dual-path foi realizado o estudo de sua estabilidade, primeiramente, considerando a aproximação do PLL para um sistema linear e depois usando controle digital. Nesse estudo foram deduzidas as equações do sistema, no domínio contínuo e discreto, tanto para o projeto da estabilidade, quanto para descrever o comportamento do PLL. A metodologia top-down é usada no projeto do circuito integrado. As simulações em nível de sistema são usadas, primeiramente, para as criações das técnicas e posteriormente para a verificação do seu comportamento, usando modelos calibrados com os blocos projetados em nível de transistor. O circuito integrado é proposto para ser aplicado em identificação por rádio freqüência (RFID) na banda de UHF (Ultra High Frequency), usando multi-standard, e deve operar na faixa de 850 MHz a 1010 MHz. O sintetizador de freqüência foi projetado na tecnologia CMOS... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this thesis, a frequency synthesizers phase locked loops (PLL) based with an architecture that uses a dual-path loop filter consisting of passive components and a digital integrator are proposed. The objective is to employ digital techniques to reduce the implementation cost and get loop filter design flexibility to enable the architecture to have a large tuning range operation and spurious reduction. The digital loop filter is based in an up/down counter where the phase difference is sampled to generate the clock of the counter. The techniques applied in the digital path are based in digitally controlled changes in the counter operation in predefined time points. These techniques provide PLL settling time reductions whiling the stability issues are solved. The stability study of the proposed dual path has been developed. First the linear system approximation for the PLL has been assumed and then employing digital control. The continuous and discrete time equations of architecture were derived in that study applied to stability design as well as to describe the architecture behavior. The top-down methodology has been applied to the integrated circuit design. In the beginning, the system level simulations are used for the techniques creation and then the behavioral models that were calibrated with transistor level blocks are simulated. The application of the circuit is proposed to Radio Frequency Identification (RFID) using UHF (Ultra High Frequency) band for multi-standards application and will operate in range of 850 MHz to 1010 MHz. The proposed frequency synthesizer has been designed in the AMS 0.35 μm CMOS technology with 2V power supply. A 300 μs of settling time and 140 Hz of resolution was obtained in simulations. The proposed frequency synthesizer have low complexity and shown a reference noise suppression about 45.6 dB better than the conventional architecture / Doutor