Indutores Ativos são circuitos que quando utilizados se mostram como uma opção viável para melhorar o aproveitamento de área do chip e o fator de qualidade do indutor, comparado com indutor passivo, além de possibilitar o ajuste de parâmetros. Neste trabalho foram estudadas três topologias e abordagens encontradas na literatura para indutores ativos: indutor ativo simples, indutor ativo cascode, indutor ativo com resistência de realimentação. Propomos uma técnica para garantir que o indutor ativo não apresente pólos com parte real positiva, quando conectado a um circuito RC externo, através do cancelamento entre um pólo e um zero. Propomos também uma nova abordagem de projeto para a topologia indutor ativo com resistência de realimentação a qual chamamos de indutor ativo com baixa resistência de realimentação. Para estudo de aplicabilidade foi projetado um LNA (Low Noise Amplifier) utilizando a abordagem de projeto proposta. O amplificador deve atender requisitos de ganho, frequência de operação, impedância de entrada, consumo de potência, figura de ruído além de estabilidade para cargas de saída (pólos com parte real sempre positiva), utilizando o indutor ativo com baixa resistência de realimentação. / Active inductors are circuits that when used prove to be a viable option to improve chip area usage and the inductor\'s quality factor, compared to the passive inductor, while also allowing parameter adjustment. This work studies three topologies and approaches found in literature for active inductors: simple active inductor, cascode active inductor, active inductor with feedback resistance. We propose a technique to guarantee that the active inductor doesn\'t present poles with a positive real part, when connected to an external RC circuit, through cancelling between a pole and a zero. We also propose a new project approach for the topology of the active inductor with feedback resistance which we call low feedback resistance active inductor. To assess the applicability, a LNA (Low Noise Amplifier) was projected using the proposed project approach. The amplifier must meet the requirements regarding gain, operation frequency, input impedance, power consumption, noise figure and also stability for output loads (poles with an always negative real part), using the low feedback resistance active inductor.

A crescente necessidade de produzir circuitos integrados (CIs) cada vez mais miniaturizados para aplicações na faixa de microondas (frequências acima de 1 GHz) com baixo custo de produção e baixo consumo de potênca tem motivado a utilização da tradicional tecnologia Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) sobre substrato de silício (Si). Uma aplicação de particular interesse em circuitos integrados operando na faixa de microondas a dos indutores ativos. Rotineiramente, estes indutores ativos são fabricados por meio de processos relativamente custosos como aqueles normalmente envolvidos em tecnologias empregando substrato de arsenato de gálio (GaAs). Por outro lado, novas técnicas de litografia CMOS têm possibilitado a construção de transientes MOSFETs alcançando elevadas frequências de operação. Dessa maneira, o objetivo principal deste trabalho é realizar uma investigação da possibilidade de implementação de indutores ativos operando na faixa de microondas empregando uma tecnologia CMOS convencional sobre substrato de silício. Historicamente, a tecnologia CMOS é atrativa devido às suas características de baixo custo de produção, baixo consumo de potência, alta imunidade aos ruídos e também por oferecer maturidade tecnológica. / The growing need to produce integrated circuits (ICs) increasingly miniaturized for applications in the microwave range (frequencies above 1 GHz) with low cost of production and low consumption power has been stimulating the utilization of traditional technology complementary metal oxide semiconductor (CMOS) on silicon (Si) substrate. One application of particular interest in integrated circuits operating in the microwave range is the active inductors. Ordinarily, these active inductors are fabricated by using relatively expensive technological processes like those usually involved in the gallium arsenide (GaAs) technology. Nonetheless, new techniques of lithography applied to CMOS technology have allowed fabricating MOSFETs transistors reaching high frequencies of operation. In this way, the main goal of this work is realize an investigation of the possibility to implement active inductors operating in the microwave range by using traditional CMOS technology, developed on silicon substrate. Historically, the CMOS technology is attractive by its characteristics of low cost of production, low consumption of power, high immunity to noise and also by offering technological maturity.

A crescente necessidade de produzir circuitos integrados (CIs) cada vez mais miniaturizados para aplicações na faixa de microondas (frequências acima de 1 GHz) com baixo custo de produção e baixo consumo de potênca tem motivado a utilização da tradicional tecnologia Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) sobre substrato de silício (Si). Uma aplicação de particular interesse em circuitos integrados operando na faixa de microondas a dos indutores ativos. Rotineiramente, estes indutores ativos são fabricados por meio de processos relativamente custosos como aqueles normalmente envolvidos em tecnologias empregando substrato de arsenato de gálio (GaAs). Por outro lado, novas técnicas de litografia CMOS têm possibilitado a construção de transientes MOSFETs alcançando elevadas frequências de operação. Dessa maneira, o objetivo principal deste trabalho é realizar uma investigação da possibilidade de implementação de indutores ativos operando na faixa de microondas empregando uma tecnologia CMOS convencional sobre substrato de silício. Historicamente, a tecnologia CMOS é atrativa devido às suas características de baixo custo de produção, baixo consumo de potência, alta imunidade aos ruídos e também por oferecer maturidade tecnológica. / The growing need to produce integrated circuits (ICs) increasingly miniaturized for applications in the microwave range (frequencies above 1 GHz) with low cost of production and low consumption power has been stimulating the utilization of traditional technology complementary metal oxide semiconductor (CMOS) on silicon (Si) substrate. One application of particular interest in integrated circuits operating in the microwave range is the active inductors. Ordinarily, these active inductors are fabricated by using relatively expensive technological processes like those usually involved in the gallium arsenide (GaAs) technology. Nonetheless, new techniques of lithography applied to CMOS technology have allowed fabricating MOSFETs transistors reaching high frequencies of operation. In this way, the main goal of this work is realize an investigation of the possibility to implement active inductors operating in the microwave range by using traditional CMOS technology, developed on silicon substrate. Historically, the CMOS technology is attractive by its characteristics of low cost of production, low consumption of power, high immunity to noise and also by offering technological maturity.

Indutores Ativos são circuitos que quando utilizados se mostram como uma opção viável para melhorar o aproveitamento de área do chip e o fator de qualidade do indutor, comparado com indutor passivo, além de possibilitar o ajuste de parâmetros. Neste trabalho foram estudadas três topologias e abordagens encontradas na literatura para indutores ativos: indutor ativo simples, indutor ativo cascode, indutor ativo com resistência de realimentação. Propomos uma técnica para garantir que o indutor ativo não apresente pólos com parte real positiva, quando conectado a um circuito RC externo, através do cancelamento entre um pólo e um zero. Propomos também uma nova abordagem de projeto para a topologia indutor ativo com resistência de realimentação a qual chamamos de indutor ativo com baixa resistência de realimentação. Para estudo de aplicabilidade foi projetado um LNA (Low Noise Amplifier) utilizando a abordagem de projeto proposta. O amplificador deve atender requisitos de ganho, frequência de operação, impedância de entrada, consumo de potência, figura de ruído além de estabilidade para cargas de saída (pólos com parte real sempre positiva), utilizando o indutor ativo com baixa resistência de realimentação. / Active inductors are circuits that when used prove to be a viable option to improve chip area usage and the inductor\'s quality factor, compared to the passive inductor, while also allowing parameter adjustment. This work studies three topologies and approaches found in literature for active inductors: simple active inductor, cascode active inductor, active inductor with feedback resistance. We propose a technique to guarantee that the active inductor doesn\'t present poles with a positive real part, when connected to an external RC circuit, through cancelling between a pole and a zero. We also propose a new project approach for the topology of the active inductor with feedback resistance which we call low feedback resistance active inductor. To assess the applicability, a LNA (Low Noise Amplifier) was projected using the proposed project approach. The amplifier must meet the requirements regarding gain, operation frequency, input impedance, power consumption, noise figure and also stability for output loads (poles with an always negative real part), using the low feedback resistance active inductor.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Capovilla / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2015. / Este trabalho tem como escopo o projeto e implementação de indutores ativos integrados em tecnologia CMOS para operação em circuitos integrados de r'adio frequência. Tais sistemas demandam por indutores passivos integrados, sendo que estes geralmente apresentam baixa indutância, baixo fator de qualidade, e tamanhos relativamente grandes. Estes fatores são limitantes no projeto de circuitos integrados. Como alternativa, indutores ativos integrados têm sido propostos, com o uso de circuitos que emulam o efeito do indutor passivo convencional. Estes circuitos apresentam menor dimens¿ao, possibilidade de ajustes no valor da indut¿ancia, da frequ¿encia de opera¸c¿ao, do fator de qualidade, ao custo de consumo de pot¿encia DC e um relativo aumento no ru'ýdo total do sistema. Al'em de um profundo estudo, quatro topologias distintas de indutores ativos integrados foram abordadas e projetadas, em seguida foi projetado um VCO aplicando dois indutores ativos como ressonadores. Uma an'alise a n'ývel de projeto utilizando a t'ecnica de-embedding 'e aplicada no projeto de um indutor ativo. Os modelos dos componentes utilizados s¿ao baseados na biblioteca CMOS em alta frequ¿encia da foundry austr'ýaca AMS. / This study aimed to design and implement integrated active inductors in CMOS technology for operation in integrated radio frequency circuits. These systems demand for integrated passive inductors, and these usually have low inductance, low quality factor, and relatively large sizes. These factors are limiting in integrated circuit design. As an alternative integrated active inductors have been proposed, with the use of circuits that emulate the effect of conventional passive inductor. These circuits have smaller, the possibility for tuning the inductance value, the operation frequency, quality factor, at the cost of DC power consumption and a relative increase in total system noise. In addition to a thorough study, four different topologies ofintegrated active inductors were approached and designed, then was design a VCO applying two active inductors as resonators. An examination at the design level using the de-embedding technique is applied in the design of an active inductor. The models of the components used are based on CMOS library at high frequency of the Austrian foundry AMS.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Capovilla / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017.