Conception et réalisation d'un amplificateur faible bruit à 2,4 Ghz en technologie CMOS fortement submicronique PDF Download
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Author: Mohamed Papa Talla Fall
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Languages : fr
Pages : 116
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Book Description
Le travail de cette thèse porte sur un amplificateur faible bruit radiofréquence, entièrement intégré en technologie CMOS 0,25 micromètres, fonctionnant dans la gamme ISM (2,4-2,4835Ghz), sous une alimentation de 1,5V. Le LNA (Low Noise Amplifier) est un des blocs critiques des récepteurs radiofréquences. Sa fonction étant d'amplifier le signal provenant de l'antenne, il doit avoir un gain suffisamment élevé, un facteur de bruit le plus faible possible et pouvoir limiter au mieux la distorsion d'intermodulation. D'autre part celui-ci doit présenter obligatoirement une impédance de 50 Ohms afin d'assurer l'adaptation d'impédance avec l'antenne. L'entrée d'un amplificateur à transistors MOS étant par nature capacitive, il est nécessaire d'utiliser des inductances qui permettent avec le dimensionnement adéquat des transistors MOS, d'accorder le circuit d'entrée de l'amplificateur et d'annuler la partie imaginaire de l'impédance d'entrée. Celle-ci est alors réelle et avec un choix approprié de la transconductance du transistor d'entrée, on peut rendre l'impédance d'entrée égale à 50 Ohms. Dans le cas présent, les inductances d'accord sont spirales et intégrées au circuit.
Author: Mohamed Papa Talla Fall
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Languages : fr
Pages : 116
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Le travail de cette thèse porte sur un amplificateur faible bruit radiofréquence, entièrement intégré en technologie CMOS 0,25 micromètres, fonctionnant dans la gamme ISM (2,4-2,4835Ghz), sous une alimentation de 1,5V. Le LNA (Low Noise Amplifier) est un des blocs critiques des récepteurs radiofréquences. Sa fonction étant d'amplifier le signal provenant de l'antenne, il doit avoir un gain suffisamment élevé, un facteur de bruit le plus faible possible et pouvoir limiter au mieux la distorsion d'intermodulation. D'autre part celui-ci doit présenter obligatoirement une impédance de 50 Ohms afin d'assurer l'adaptation d'impédance avec l'antenne. L'entrée d'un amplificateur à transistors MOS étant par nature capacitive, il est nécessaire d'utiliser des inductances qui permettent avec le dimensionnement adéquat des transistors MOS, d'accorder le circuit d'entrée de l'amplificateur et d'annuler la partie imaginaire de l'impédance d'entrée. Celle-ci est alors réelle et avec un choix approprié de la transconductance du transistor d'entrée, on peut rendre l'impédance d'entrée égale à 50 Ohms. Dans le cas présent, les inductances d'accord sont spirales et intégrées au circuit.
Author: Marc Guillemin
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Languages : fr
Pages : 214
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Author: Frédéric Sejalon
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Languages : fr
Pages : 242
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LES AMPLIFICATEURS CRYOTECHNIQUES FAIBLE BRUIT A BASE DE TRANSISTORS A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE TROUVENT DES APPLICATIONS A BORD DE SATELLITES OU SONDES SPATIALES DANS TOUT SYSTEME DONT L'ANTENNE DE RECEPTION NE VOIT PAS LA TERRE: RADIOASTRONOMIE, SCIENCES DE L'UNIVERS, LIAISONS INTER-SATELLITES. CE MEMOIRE COMPREND DONC UNE PREMIERE PARTIE CONSACREE A LA PHYSIQUE ET AU FONCTIONNNEMENT, EN PARTICULIER A BASSE TEMPERATURE, DES TRANSISTORS A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE (HEMT). DANS LA SECONDE PARTIE, NOUS TRAITONS DE LA CARACTERISATION AUX TEMPERATURES CRYOGENIQUES, TANT EN PARAMETRES S QU'EN PARAMETRES DE BRUIT DES COMPOSANTS HEMT EN PUCE. UNE METHODE ORIGINALE PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DU GRADIENT THERMIQUE QUE SUPPORTENT LES CABLES DE LIAISON, BASEE SUR LA MESURE D'UN TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP NON POLARISE MONTE EN GRILLE COMMUNE, EST PRESENTEE. DES DIFFERENTS RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT ENSUITE EXTRAITES LES EVOLUTIONS DES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT ET DES SOURCES DE BRUIT DU TRANSISTOR EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DE LA POLARISATION. ENFIN, NOUS ABORDONS LA CONCEPTION ET LA REALISATION DE L'AMPLIFICATEUR CRYOTECHNIQUE. APRES AVOIR SELECTIONNE LE COMPOSANT ET LA TECHNOLOGIE LES MIEUX ADAPTES AU FONCTIONNEMENT EN BASSE TEMPERATURE, NOUS DONNONS LES ELEMENTS NECESSAIRES A LA DETERMINATION D'UNE TOPOLOGIE OPTIMALE D'AMPLIFICATEUR FAIBLE BRUIT. LES RESULTATS DE SIMULATION OBTENUS SUR LES DIFFERENTS AMPLIFICATEURS REALISES AU MOYEN DE LOGICIEL D'AIDE AU DEVELOPPEMENT DE CIRCUITS MICRO-ONDES SONT PRESENTES, AVANT D'ANALYSER LES RESULTATS EXPERIMENTAUX RELEVES A LA TEMPERATURE DE L'AZOTE LIQUIDE
Author: Marcelo De Souza
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Languages : en
Pages : 0
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Mobile communication systems allow exploring information in complex environments by means of portable devices, whose main restriction is battery life. Once battery development does not follow market expectations, several efforts have been made in order to reduce energy consumption of those systems. Furthermore, radio-frequency systems are generally designed to operate as fixed circuits, specified for RF link worst-case scenario. However, this scenario may occur in a small amount of time, leading to energy waste in the remaining periods. The research of adaptive radio-frequency circuits and systems, which can configure themselves in response to input signal level in order to reduce power consumption, is of interest and importance. In a RF receiver chain, Low Noise Amplifier (LNA) stand as critical elements, both on the chain performance or power consumption. In the past some techniques for reconfigurable LNA design were proposed and applied. Nevertheless, the majority of them are applied to gain control, ignoring the possibility of linearity and noise figure adjustment, in order to save power. In addition, those circuits consume great area, resulting in high production costs, or they do not scale well with CMOS. The goal of this work is demonstrate the feasibility and advantages in using a digitally controlled LNA in a receiver chain in order to save area and power.
Author: Francois Belmas
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Languages : fr
Pages : 0
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La dernière décennie à vu l'explosion des technologies de communication sans fils. Les normes se sont multipliées de sorte que les fonctionnalités GSM, GPS, WIFI, Bluetooth et autres cohabitent parfois au sein du même terminal. Les réseaux de capteurs (Wireless area network WSN) incluant les réseaux de capteur WPAN (Wireless Personnel Area Network) seront amenés à jouer un rôle important dans l'environnement de demain au même titre que les normes sans fils grand public que nous venons de mentionner. Le déploiement de ces capteurs à grande échelle a été rendu possible par la réduction du coût de leur fabrication via la miniaturisation des procédés de fabrication propres à la technologie CMOS. Cependant, la consommation énergétique de ces circuits doit être très réduite permettant ainsi de fonctionner dans le cas où ces mêmes capteurs sont associés à une batterie compacte embarquée de durée de vie réduite. A défaut il serait nécessaire de pouvoir se contenter de l'énergie récupérable - en quantité limité - disponible dans l'environnement direct de ces capteurs. Cette contrainte de consommation électrique réduite ainsi que la nécessité de profiter au maximum de la miniaturisation du procédé CMOS amène à considérer la conception de circuits radio sous l'angle du faible encombrement surfacique et de la consommation statique la plus faible possible. Ces contraintes sont parfois contradictoires avec les architectures classiques connues de ces circuits radio constituants les capteurs déployés.es travaux présentés dans le cadre de cette thèse s'attachent à proposer des solutions afin de répondre à ces critères de consommation et de coût. Nous nous sommes intéressés au cas des amplificateurs faible bruit (Low Noise Amplifier - LNA) et à la possibilité de réaliser ce composant critique pour le lien RF sans utiliser d'inductance intégrées tout en limitant au maximum la consommation électrique. Plusieurs solutions innovantes ont été étudiées afin de répondre à cet objectif. Ces travaux nous ont conduit à la réalisation de plusieurs prototypes de circuits en technologie CMOS 65nm et 130nm qui permettent de comprendre les limites et les avantages d'une telle approche. La première partie présentera une première approche consistant à émuler une inductance à l'aide de composants actifs et ainsi à résoudre le problème de l'encombrement propre au inductance passives. Nous verrons en quoi cette approche peut présenter des limites pratiques pour une application radio. La seconde partie présentera la réalisation d'un LNA très basse consommation et large bande qui n'utilise pas d'inductance et présentant des performances améliorées vis à vis des topologies connues de LNA à faible consommation. Nous conclurons ensuite par les perspectives ouvertes suite à ces travaux et les autres approches possibles pour répondre aux contraintes de la basse consommation et du faible coût.
Author: Cristian Pavão Moreira
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Languages : fr
Pages : 248
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Cette thèse aborde la conception et la réalisation d'amplificateurs faible bruit multistandard en technologie BiMCOS SiGe:C pour applications mobiles sans fil. Le premier chapitre de ce mémoire rappelle les principaux systèmes de communications mobiles sans fils, ainsi que les principales architectures de réception. Nous définisssons dans le chapitre II les paramètres caractéristiques d'un récepteur intégré (gain, facteur de bruit, linéarité), dérivés des spécifications système. Nous présentons dans le chapitre III les différentes techniques mises en jeu pour la conception d'amplificateurs faible bruit (LNAs) monostandard. Les aspects liés à la topologie retenue ainsi qu'aux méthodologies d'adaptation en bruit et en puissance utilisées sont rappelés. Trois différents LNAs monostandard sont présentés : deux dédiés aux applications W-CDMA faible consommation et un troisièmle dédié au standard W-LAN IEEE 802.11(a). Le chapitre IV aborde les techniques de conception de LNAs multistandard. Trois LNAS sont présentés. Le premier LNA multistandard utilise le conceptt alterné (où un système est actif à la fois) et couvre les standards DCS1800 et W-CDMA. Les deux derniers LNAs utilisent le concept simultané (où deux systèmes fonctionnent en même temps). Ici, nous présentons une méthodologie originale pour synthétiser les éléments des réseaux bi-bande (d'entrée et de sortie), permettant de réduire le temps de conception/simulation. Cette méthode est ensuite appliquée à la synthèse des deux LNAs simultanés. Le premiers LNA simultané est dédié aux standards W-Lan IEEE 802.11b/g/a, tandis que le deuxième couvre les systèmes W-CDMA/W-LAN IEEE 802.11(a).
Author: Jamel Nebhen
Publisher: Presses Academiques Francophones
ISBN: 9783838177823
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Languages : fr
Pages : 156
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Ce livre traite de la modelisation, de 1a realisation et de 1a caracterisation experimentale des amplificateurs de mesure hautement sensibles, entierement integres en technologie AMS CMOS 0.35um et utilisant la technique d'amplification Chopper. Cet amplificateur represente un element primordial dans le circuit de l'interface, connecte a un micro-capteur de gaz, compatible avec la technologie CMOS, et ou des signaux tres faibles et lentement variables doivent etre amplifies dans une largeur de bande maximale de 40kHz. Les deux plus grandes difficultes rencontrees par une chaine d'acquisition de signaux de capteur tres faibles sont le bruit en 1/f a basse frequence et la tension d'offset. Afin d'atteindre le niveau au-dessous d'un microvolt pour 1es deux, i1 est possible d'utiliser la technique de stabilisation Chopper, particulierement appropriee pour repondre a ces exigences strictes. Une analyse complete de ce circuit est effectuee. La realisation d'un amplificateur Chopper avec une technologie AMS CMOS 0.35um est decrite et les resultats de mesures sont presentes.
Author: Corinne Boutez
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Languages : fr
Pages : 276
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CETTE THESE TRAITE DES AMPLIFICATEURS HYPERFREQUENCES FAIBLE BRUIT DEVELOPPES DANS LE CADRE D'APPLICATIONS SPATIALES. UNE PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A L'UTILISATION DE CES AMPLIFICATEURS EN FREQUENCE INTERMEDIAIRE DANS LA CHAINE DE RECEPTION : LA CONCEPTION ET LA REALISATION D'UN AMPLIFICATEUR CRYOGENIQUE FAIBLE BRUIT EN BANDE X (8 - 12 GHZ) EST DETAILLEE. DANS LE CADRE DE CETTE ETUDE, DIFFERENTS TRANSISTORS A HETEROSTRUCTURES DE HAUTE MOBILITE SUR ASGA ONT ETE ENTIEREMENT CARACTERISES : MESURES STATIQUES ET HYPERFREQUENCES. L'OPTION DE L'UTILISATION DE CIRCUITS D'ACCORD DE L'AMPLIFICATEUR EN SUPRACONDUCTEURS A ETE ETUDIEE. CETTE PREMIERE PARTIE A ABOUTI A LA REALISATION D'UN AMPLIFICATEUR CRYOGENIQUE FAIBLE BRUIT PERFORMANT, AYANT LES PERFORMANCES DE L'ETAT DE L'ART. UNE SECONDE PARTIE DE CE TRAVAIL DE THESE A CONSISTE A CARACTERISER DES HEMT SUR INP A TRES HAUTE FREQUENCE (90 - 110 GHZ) EN PARAMETRES DE BRUIT. CES TRANSISTORS SERONT UTILISES DANS UN AMPLIFICATEUR FAIBLE BRUIT A 119 GHZ, EN TETE DE RECEPTION DANS LE CADRE D'UN PROJET SATELLITE. POUR CELA, NOUS AVONS EMPLOYE UN MODELE DE BRUIT EXTRINSEQUE. LE DEVELOPPEMENT DE DIFFERENTS BANCS DE MESURE DE BRUIT A PERMIS D'EXTRAIRE LE MODELE DE BRUIT DE CES COMPOSANTS ET AINSI DE LES CARACTERISER ENTIEREMENT. CES DIFFERENTES ETUDES ONT PERMIS UNE APPROCHE PRATIQUE DES DIFFERENTS ASPECTS LIES AU DEVELOPPEMENT D'AMPLIFICATEURS FAIBLE BRUIT.
Author: Rémy Vauché
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Languages : fr
Pages : 0
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La théorie de l'information développée par Claude Shannon (1916 - 2001) met en évidence le fait que pour accroître la capacité d'un canal de transmission, il est préférable d'élargir la bande de fréquences sur laquelle les informations sont émises plutôt que les puissances d'émissions. Cette constatation est le point de départ de nombreux travaux de recherche sur les communications Ultra-Large Bande (ULB) qui ont abouti en 2002 à la création aux Etats-Unis d'une bande fréquence dîtes ULB où aucun mode de communication n'est privilégié. C'est ainsi que 2 années plus tard ont débuté à l'IM2NP des travaux portant sur les communications ULB impulsionnelles, et notamment la conception d'amplificateur faible bruit, de détecteur d'énergie, mais également de générateurs d'impulsions qui est l'élément clé des émetteurs impulsionnels. Ces derniers constituent la base des travaux présentés dans le manuscrit qui se sont déroulés de 2008 à 2011. La nature discontinue des communications impulsionnelles a tout d'abord impliquée l'introduction de nouvelles figures de mérite permettant de mesurer les performances des générateurs d'impulsions. Ensuite, il est question de méthodes de conception permettant de dimensionner des structures fonctionnant aux fréquences en jeu mais également d'en réduire les consommations statiques principalement de fuite, et ce en vue de répondre aux contraintes de consommation des systèmes embarqués. Enfin sont développées 3 architectures de générateurs d'impulsions, chacune permettant de répondre à des contraintes différentes en termes de bande de fréquences, de consommation et de portée.
Author: Stéphane Bouvier
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Languages : fr
Pages : 160
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LE TRAVAIL ACCOMPLI DANS CETTE THESE PORTE SUR LA CONCEPTION ET LA REALISATION D'UN AMPLIFICATEUR A TRANSIMPEDANCE ASSOCIE A UN DETECTEUR DE PHOTO-ELECTRONS FONCTIONNANT SUR LE PRINCIPE DE MULTIPLICATION PAR AVALANCHE. LES CARACTERISTIQUES REQUISES POUR CETTE ARCHITECTURE SONT LES SUIVANTES: MESURES DE COURANT, TEMPS DE MONTEE INFERIEUR A 15 NANOSECONDES, IMPEDANCE D'ENTREE DE L'ORDRE DE 100 OHMS, GAIN DE 100 MILLIVOLTS PAR MICROAMPERE, CONSOMMATION INFERIEURE A 100 MILLIWATTS PAR CANAL ET MISE EN FORME DU SIGNAL PERMETTANT LA SUPPRESSION DE QUEUE DU SIGNAL AINSI QUE LA COMPRESSION DE LA DYNAMIQUE. L'ARCHITECTURE GLOBALE COMPORTE UN PREAMPLIFICATEUR FAIBLE BRUIT, A GAIN ELEVE, ASSURANT LA CONVERSION COURANT TENSION, UN ETAGE DE MISE EN FORME, UN ETAGE TAMPON PERMETTANT LA SORTIE DIFFERENTIELLE SUR 50 OHMS ET LA COMPRESSION DYNAMIQUE. UN PROTOTYPE A 4 VOIES, REALISE EN TECHNOLOGIE CMOS, A CONFIRME LA VALIDITE DE L'ENSEMBLE DES CONCEPTS ET DES CALCULS DEVELOPPES (FONCTIONS DE TRANSFERT, MODELES DE BRUIT)
