Nesta dissertação os conceitos e técnicas relacionadas com a automação e otimização do projeto de um oscilador controlável por tensão para aplicações de rádio frequência são apresentados. O problema de projeto do oscilador foi formulado como um problema de otimização matemática conhecido como programação geométrica. Uma abordagem à aplicação da programação geométrica no projeto de um circuito simples foi feita primeiro. Dessa forma, as vantagens e limitações da metodologia são identificadas e propostas para lidar com esses problemas são revisados. Com uma idéia clara da metodologia, o problema de projeto do oscilador como um programa geométrico é apresentado. Um requerimento importante da aplicação de programação geométrica no projeto de circuitos é a necessidade de contar com modelos dos dispositivos que sejam compatíveis com a forma matemática do problema de otimização. Nesse sentido, neste trabalho se mostra como foram obtidos esses modelos para parâmetros do transistor e de um indutor quadrado simétrico onchip. Finalmente, aplicou-se a metodologia no projeto de um VCO na banda ISM 2.4GHz numa tecnologia CMOS 0.35um padrão de 4 metais, simulações do circuito mostraram uma figura de mérito de 180dBc/Hz com o ruído de fase de -130dBc/Hz a 3MHz de offset da portadora. Finalmente, o layout do protótipo de um VCO foi feito e fabricado. Testes experimentais foram desenvolvidos. Os resultados obtidos mostraram boa correlação com as simulações póslayout do circuito. / In this work the concepts and techniques related to the optimization and automation of the design of a controlled voltage oscillator intended for radio frequency applications are presented. The design problem of the oscillator was cast as a mathematical optimization problem known as geometric programming. As a first approach, the application of geometric programming in the design of a simple circuits was done. Thus, the advantages and limitations of the methodology were first reviewed and strategies to overcome theses problems were also presented. With a better understanding of the methodology, the formulation of the oscillator as a geometric program was presented. One of the most important requirements in the application of geometric programming in circuit design is the needed of device models suitable with the mathematical form of a geometric program. Thus, in this work the techniques used to obtain theses models for transistor and inductor parameters were presented. Using the proposed methodology, a VCO for the 2.4GHz ISM frequency band was designed in a standard 4 metals 0.35um CMOS technology. From simulations results, the VCO achieved a figure of merit of 180 dBc/Hz with a phase noise of -130dBc/Hz at 3MHz of offset frequency. A prototype of a VCO was fabricated and experimental tests were developed. From the obtained results good agreement with post layout simulations were observed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-21122010-132451 |
| Date | 10 December 2010 |
| Creators | Cabrera Salas, Dwight José |
| Contributors | Vale Neto, José Vieira do |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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