Contribution à la conception d'un circuit analogique programmable en technologie CMOS PDF Download
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Author: Alain Aubert
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Category :
Languages : fr
Pages : 145
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Book Description
Le développement d'une application en analogique est long et nécessite souvent de multiples itérations. Or, l'électronique d'aujourd'hui exige des produits qui arrivent rapidement sur le marché, c'est à dire des durées de conception et de production courtes. Face à ce défi, le concepteur analogicien est démuni de moyens et d'outils contrairement au concepteur numéricien qui lui, dispose d'un large éventail de composants logiques programmables. Cette thèse expose la contribution à la conception d'un circuit analogique programmable qui intègre des cellules configurables de calcul analogique visant une application de conditionnement capteur, réalisant des opérations de linéarisation. Dans la plupart des cas, la courbe de réponse du capteur n'est pas linéaire ou alors le conditionneur du capteur introduit une non-linéarité. Cette application émane de la demande d'industriels désireux de réduire leur cycle et leur coût de développement dans ce domaine. Après avoir dressé un état de l'art dans le domaine de l'analogique programmable tant au niveau universitaire qu'au niveau industriel, les spécifications d'un cahier des charges de la cellule sont exposées. La cellule de calcul analogique doit réaliser les fonctions d'amplification, d'addition, de soustraction, de multiplication, de division et de racine carrée. Cette cellule est totalement différentielle en entrée et en sortie. Par la suite, la cellule de calcul basée autour de multiplieurs et d'amplificateurs inverseurs, est décrite et caractérisée en simulation et expérimentalement. La caractérisation expérimentale met en évidence des défauts d'offset, tous liés à des problèmes d'appariement de composants. C'est pourquoi, une seconde cellule a été développée permettant de compenser ces offsets indésirables. Des résultats de test montrent que les performances du multiplieur sont améliorées en terme de linéarité et d'offset. Enfin, un réseau de huit cellules de calcul a été conçu dans le but de valider les performances de la cellule à travers l'exemple de linéarisation d'un capteur résistif.
Author: Alain Aubert
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Languages : fr
Pages : 145
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Le développement d'une application en analogique est long et nécessite souvent de multiples itérations. Or, l'électronique d'aujourd'hui exige des produits qui arrivent rapidement sur le marché, c'est à dire des durées de conception et de production courtes. Face à ce défi, le concepteur analogicien est démuni de moyens et d'outils contrairement au concepteur numéricien qui lui, dispose d'un large éventail de composants logiques programmables. Cette thèse expose la contribution à la conception d'un circuit analogique programmable qui intègre des cellules configurables de calcul analogique visant une application de conditionnement capteur, réalisant des opérations de linéarisation. Dans la plupart des cas, la courbe de réponse du capteur n'est pas linéaire ou alors le conditionneur du capteur introduit une non-linéarité. Cette application émane de la demande d'industriels désireux de réduire leur cycle et leur coût de développement dans ce domaine. Après avoir dressé un état de l'art dans le domaine de l'analogique programmable tant au niveau universitaire qu'au niveau industriel, les spécifications d'un cahier des charges de la cellule sont exposées. La cellule de calcul analogique doit réaliser les fonctions d'amplification, d'addition, de soustraction, de multiplication, de division et de racine carrée. Cette cellule est totalement différentielle en entrée et en sortie. Par la suite, la cellule de calcul basée autour de multiplieurs et d'amplificateurs inverseurs, est décrite et caractérisée en simulation et expérimentalement. La caractérisation expérimentale met en évidence des défauts d'offset, tous liés à des problèmes d'appariement de composants. C'est pourquoi, une seconde cellule a été développée permettant de compenser ces offsets indésirables. Des résultats de test montrent que les performances du multiplieur sont améliorées en terme de linéarité et d'offset. Enfin, un réseau de huit cellules de calcul a été conçu dans le but de valider les performances de la cellule à travers l'exemple de linéarisation d'un capteur résistif.
Author: Christophe Premont
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Languages : fr
Pages : 195
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Book Description
L'OBJET DE CE MEMOIRE DE THESE EST L'ETUDE ET LA CONCEPTION D'UN COMPOSANT ANALOGIQUE PROGRAMMABLE EN TECHNOLOGIE CMOS STANDARD. CE COMPOSANT QUE L'ON APPELLE INDIFFEREMMENT, RESEAU ANALOGIQUE PROGRAMMABLE OU COMPOSANT ANALOGIQUE PROGRAMMABLE, EST CONSTITUE D'UN RESEAU DE CELLULES ANALOGIQUES. CHAQUE CELLULE DOIT ETRE CONFIGURABLE POUR REMPLIR DIFFERENTES FONCTIONNALITES AVEC DES SPECIFICATIONS PARTICULIERES. D'AUTRE PART, LES INTERCONNEXIONS ENTRE CES DIFFERENTES CELLULES DOIVENT ETRE ELLES AUSSI CONFIGURABLES. LA CONFIGURATION DU RESEAU, POUR PERMETTRE L'IMPLEMENTATION D'UNE FONCTION ANALOGIQUE DONNEE SE FAIT PAR UNE INTERFACE (ANALOGIQUE OU NUMERIQUE) QUI PERMET LA REPROGRAMMATION ET LA SAUVEGARDE DES INFORMATIONS DE CONFIGURATION. UNE NOUVELLE APPROCHE BASEE SUR DES AMPLIFICATEURS A TRANSRESISTANCE UTILISANT DES CONVOYEURS DE COURANTS MET EN UVRE DES TRANSCONDUCTANCES DIFFERENTIELLES OFFRANT DE LARGES GAMMES DE PROGRAMMATION AVEC DES PERFORMANCES ELECTRIQUES INTERESSANTES. CE MEMOIRE DECRIT L'ETUDE ET LA CONCEPTION DE CE COMPOSANT ET S'ARTICULE PRINCIPALEMENT AUTOUR DE SIX CHAPITRES. LE PREMIER CHAPITRE DEVELOPPE TOUT D'ABORD LE CONCEPT DU RESEAU ANALOGIQUE PROGRAMMABLE. LE SECOND CHAPITRE PROPOSE UNE METHODOLOGIE DE CONCEPTION DES CIRCUITS ANALOGIQUES. ON Y DEFINIT L'ARCHITECTURE DU RESEAU, EN TERME D'ARCS ET D'INTERCONNEXIONS, AINSI QUE L'ELEMENT DE BASE UTILISE POUR CONSTRUIRE DES APPLICATIONS ANALOGIQUES, LA CELLULE ANALOGIQUE RECONFIGURABLE. L'OBJET DU TROISIEME CHAPITRE EST D'UNE PART, DE METTRE EN EVIDENCE LES ENJEUX LIES A LA CONCEPTION DE CIRCUITS ANALOGIQUES UTILISANT LE COURANT COMME PORTEUR DE L'INFORMATION UTILE, ET D'AUTRE PART, DE PRESENTER UN CIRCUIT PARTICULIER LE CONVOYEUR DE COURANT. LE QUATRIEME CHAPITRE PRESENTE LA CELLULE ANALOGIQUE RECONFIGURABLE QUI EST UTILISEE COMME BRIQUE ELEMENTAIRE POUR BATIR LES DIFFERENTES APPLICATIONS ANALOGIQUES A INTEGRER DANS LE COMPOSANT PROGRAMMABLE. L'OBJET DU CINQUIEME CHAPITRE EST DE PRESENTER LA STRUCTURE DU COMPOSANT ET LES DIFFERENTES SOLUTIONS RETENUES. LE BUT DU DERNIER CHAPITRE EST DOUBLE. IL S'AGIT DANS UN PREMIER TEMPS DE DEVELOPPER QUELQUES EXEMPLES D'APPLICATIONS PUIS DE DEVELOPPER DES PERSPECTIVES D'AVENIR POUR CE COMPOSANT ANALOGIQUE PROGRAMMABLE.
Author: Denis Standarovski
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Languages : fr
Pages : 239
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Le présent mémoire de thèse s'inscrit dans la problématique d'intégration de chaînes vidéo spatiales CCD dédiées aux instruments d'observation de la Terre. La solution présentée à travers cette étude consiste à concevoir des circuits intégrés spécifiques (ASIC) analogiques avec des technologies CMOS sub-microniques basse-tension, principalement développées pour les circuits numériques complexes. A partir de l'étude des chaînes vidéo, une étude approfondie est consacrée au circuit E/B car cette fonction est limitante des performances des chaînes vidéo CCD. L'étude approfondie des architectures de circuits E/B combinée à des études de conception de circuits rail-to-rail nous permet de démontrer la faisabilité de la chaîne vidéo dans ces technologies : deux démonstrateurs sont ainsi réalisés en technologie CMOS 0.6{mu]m et BiCMOS 0.35[mu]m permettant d'envisager la réalisation d'une chaîne vidéo complète 20Mechs/s - 12bits.
Author: Guillaume Prenat
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Languages : fr
Pages : 144
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Cette thèse de doctorat présente une technique de BIST dont l'interface est totalement numérique, pour le test fréquentiel de circuits analogiques et mixtes. L'objectif de cette approche est de faciliter les techniques de test à bas coût des Systèmes sur Puce, rendant le test des blocs mixtes compatibles avec l'utilisation de testeurs numériques. La génération de signal de test analogique est réalisée sur la puce elle-même par un filtrage passe-bas d'un train binaire encodé par un modulateur Sigma Delta. L'analyse harmonique de la réponse analogique est également réalisée sur la puce en utilisant une modulation par un signal carré et une modulation par un modulateur Sigma Delta. La génération de signal analogique et l'analyse de la réponse du circuit sous test étant programmables numériquement sur la puce, la compatibilité avec un testeur numérique à faible coût est assurée. L'optimisation des signatures de test est discutée en détail pour trouver un compromis entre temps et qualité du test.
Author: Bernard Bordonado
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Languages : fr
Pages : 56
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CETTE ETUDE EST CONSACREE AU DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEAU FLUX DE SIMULATION POUR AMELIORER DES LA PHASE DE CONCEPTION LA FIABILITE AUX EFFETS DES PORTEURS CHAUDS DES CIRCUITS ANALOGIQUES CMOS, ET CE INDEPENDAMMENT DES SPECIFICITES DE LA TECHNOLOGIE UTILISEE. LA METHODE PROPOSEE D'AMELIORATION QUALITATIVE AVANT FONDERIE DE LA FIABILITE AUX PORTEURS CHAUDS REPOSE SUR LA POSSIBILITE DE SIMULER LA DUREE DE VIE D'UN CIRCUIT FONCTIONNEL COMPLEXE A PARTIR DE DONNEES DE VIEILLISSEMENT EXTRAITES SUR DES STRUCTURES DE TEST FONDAMENTALES. CETTE NOUVELLE METHODOLOGIE ENGLOBE ET ETEND LES CONNAISSANCES DEJA ACQUISES SUR LE SUJET DANS LE DOMAINE DES CIRCUITS NUMERIQUES. UNE ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE APPROFONDIE A ETE MENEE SUR DES OSCILLATEURS EN ANNEAUX ET DES AMPLIFICATEURS OPERATIONNELS, CIRCUITS ELEMENTAIRES DE L'ELECTRONIQUE ANALOGIQUE. PLUSIEURS PROTOTYPES DE COMPLEXITES ET DE FONCTIONNALITES DIVERSES ONT ETE CONCUS, REALISES, TESTES, VIEILLIS ELECTRIQUEMENT ET SIMULES POUR LE DEVELOPPEMENT ET LA VALIDATION DE CE FLUX
Author: Éric Tournier
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Languages : fr
Pages : 199
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LA TENDANCE VISANT A INTEGRER SUR UN MEME SUBSTRAT, DES CIRCUITS MIXTES ANALOGIQUES / NUMERIQUES SERT DE MOTEUR AU DEVELOPPEMENT D'UNE CONCEPTION DE CIRCUITS ANALOGIQUES COMPATIBLE AVEC LES TECHNOLOGIES CMOS NUMERIQUES EXISTANTES. LE POTENTIEL DES TECHNOLOGIES CMOS POUR LE TRAITEMENT ANALOGIQUE EST CEPENDANT INFERIEUR A CELUI DES TECHNOLOGIES BIPOLAIRES. CONCERNANT L'ASPECT FREQUENTIEL, LE TRAVAIL EN MODE DE COURANT PERMET DE PROFITER AU MAXIMUM DE LA BANDE PASSANTE DES FONCTIONS CMOS EN EVITANT UNE LIMITATION SUPPLEMENTAIRE INHERENTE AU TRAVAIL EN MODE DE TENSION. UNE FONCTION DE BASE, LE CONVOYEUR DE COURANT, PERMET DE TRAVAILLER NON SEULEMENT EN MODE DE COURANT, MAIS AUTORISE EVENTUELLEMENT UN MODE DE TENSION SIMULTANE. DEUX REALISATIONS DE CONVOYEURS SONT ABORDEES. LA PREMIERE EST A VOCATION GENERALISTE, ET PERMET DE TRAITER DIVERSES APPLICATIONS, DONT QUELQUES-UNES SONT EVOQUEES. LA DEUXIEME EST ORIENTEE VERS LA MESURE DE COURANT DANS LES INTERRUPTEURS VDMOS MULTICELLULAIRES, DANS LE CADRE DES TECHNOLOGIES DE PUISSANCE INTELLIGENTE. UNE DEUXIEME FONCTION, FORTEMENT UTILISEE EN NUMERIQUE, EST QUASI-INEXISTANTE EN ANALOGIQUE : LA MEMOIRE. LE SEUL FAIT DE VOULOIR STOCKER UNE VALEUR OBLIGE A FAIRE APPEL AU STOCKAGE NUMERIQUE, AVEC LES DEPENSES DE CONVERTISSEURS A/N ET N/A ASSOCIEES. DANS UN PREMIER TEMPS, UNE STRUCTURE EEPROM EST VALIDEE SUR UNE TECHNOLOGIE CMOS GENERIQUE A DOUBLE NIVEAU DE POLYSILICIUM. LA QUALITE DE RETENTION OBSERVEE EST COMPATIBLE AVEC LES CONTRAINTES ANALOGIQUES. UN DEUXIEME CIRCUIT, REALISE EN TECHNOLOGIE SMART POWER CAPABLE DE SUPPORTER LES TENSIONS ELEVEES REQUISES POUR L'INSCRIPTION, DECRIT UN ASSERVISSEMENT DE L'ECRITURE D'UNE VALEUR ANALOGIQUE. UNE ETUDE EXHAUSTIVE EST MENEE SUR LA STRUCTURE EEPROM UTILISEE. NOTAMMENT, L'INFLUENCE DES CAPACITES A ARMATURE DIFFUSEE FAIBLEMENT DOPEE SUR LA PRECISION DE L'INSCRIPTION EST QUANTIFIEE.
Author: Chen, Xi
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Languages : fr
Pages : 234
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LA REDUCTION DE L'EMISSION PARASITE EST DEVENUE UNE CONTRAINTE MAJEURE DANS LA CONCEPTION DES CIRCUITS INTEGRES. PORTANT INITIALEMENT SUR LES EQUIPEMENTS ELECTRONIQUES, LA CONTRAINTE DE COMPATIBILITE ELECTROMAGNETIQUE S'EST REPERCUTEE SUR LE COMPOSANT LUI MEME, DU FAIT DE L'EVOLUTION TECHNOLOGIQUE ET DE L'AVENEMENT DES SYSTEMES SUR PUCE. LES CIRCUITS INTEGRES DOIVENT DE CE FAIT ETRE SELECTIONNES, AINSI QUE LEURS COMPOSANTS ENVIRONNANTS, DE MANIERE A RESPECTER LES CONTRAINTES CEM DE L'EQUIPEMENT. CEPENDANT, LE COMPORTEMENT CEM DU COMPOSANT FAIT ENCORE RAREMENT PARTIE DE LA SPECIFICATION INITIALE DE CONCEPTION. DE PLUS, NI METHODOLOGIE, NI OUTILS DE SIMULATION PERFORMANTS NE SONT DISPONIBLE. NOTRE TRAVAIL DE THESE CONSISTE, D'UNE PART, A METTRE EN UVRE DES METHODES DE MESURES FIABLES POUR CARACTERISER L'EMISSION PARASITE DU COMPOSANT. CES METHODES S'APPLIQUENT AU MODE CONDUIT ET RAYONNE, SONT REPRODUCTIVES AFIN DE PERMETTRE DE COMPARER ET EVALUER DIFFERENTS PRODUITS. D'AUTRE PART, NOTRE EFFORT A PORTE SUR LA CONSTRUCTION D'UN MODELE GENERAL DU COMPOSANT AFIN DE PREDIRE L'EMISSION PARASITE DE MANIERE SIMPLE ET PRECISE DE 1 A 1000 MHZ. CETTE APPROCHE PERMET D'ANALYSER L'IMPACT DE TECHNIQUES DE REDUCTION D'EMISSION AVANT LA FABRICATION DU COMPOSANT. NOUS AVONS DECRIT DIFFERENTES TECHNIQUES DE REDUCTION DE L'EMISSION PARASITE AU NIVEAU CIRCUIT INTEGRE ET BOITIER. LE MODELE CEM PROPOSE RESPECTE LA CONFIDENTIALITE DE LA STRUCTURE ET DE LA TECHNOLOGIE, TOUT EN ETANT COMPATIBLE AVEC LES OUTILS DE SIMULATION. LE MODELE EST GENERIQUE, PERMETTANT DE S'ADAPTER A TOUS TYPES DE COMPOSANTS, DES ASIC AUX MICROPROCESSEURS, A DES FINS DE NORMALISATION DE LA DESCRIPTION CEM DES COMPOSANTS. LE TRAVAIL A ETE CONDUIT EN COOPERATION AVEC ST MICROELECTRONICS
Author: NICOLAS.. LLASER
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Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
MALGRE L'OMNIPRESENCE DE L'ELECTRONIQUE NUMERIQUE, L'ANALOGIQUE RESTE INDISPENSABLE POUR REALISER BON NOMBRE DE FONCTION ET NOTAMMENT DANS LES APPLICATIONS A FREQUENCES ELEVEES. DANS CET OBJECTIF, CETTE THESE ETUDIE LA CONCEPTION ET L'OPTIMISATION DES CELLULES ANALOGIQUES RAPIDES EN FONCTION DE L'ARCHITECTURE ET DE LA TECHNOLOGIE. NOUS AVONS COMMENCE PAR LA JUSTIFICATION DU CHOIX DE LA TECHNOLOGIE BICMOS. SES COMPOSANTS ACTIFS ET PASSIFS SONT ABORDES ET DES CRITERES D'OPTIMISATIONS EN FREQUENCE SONT PROPOSEES POUR CES COMPOSANTS AFIN DE LES UTILISER POUR LA CONCEPTION DE CELLULES ANALOGIQUES RAPIDES. APRES UN ETAT DE L'ART DES AOP RAPIDES, DES COMPARATEURS AINSI QUE D'ECHANTILLONNEURS-BLOQUEURS POUR LES TECHNOLOGIES CMOS ET BICMOS, NOUS AVONS CHOISI UN VEHICULE DE TEST POUR LA VALIDATION DE NOS INVESTIGATIONS : LE CONVERTISSEUR SIGMA-DELTA. UNE PRESENTATION DU PRINCIPE DE CETTE TECHNIQUE DE CONVERSION EST EXPOSEE AINSI QUE L'ETUDE DE LA STABILITE D'UN MODULATEUR DU SECOND ORDRE. LA CONCEPTION ET LA REALISATION DE DEUX MODULATEURS SIGMA-DELTA DU SECOND ORDRE AVEC QUANTIFICATEUR MONOBIT SONT PRESENTEES AVEC POUR OBJECTIF UNE RESOLUTION DE 8 BITS ET UNE FREQUENCE D'HORLOGE DE 100 MHZ. ILS ONT ETE IMPLANTES DANS DEUX CIRCUITS INTEGRES EN TECHNOLOGIE BICMOS AMS 1,2 M. LE PREMIER MODULATEUR UTILISE DES INTEGRATEURS A CAPACITES COMMUTEES AUTOUR D'UN SUIVEUR COMME ELEMENT ACTIF. LES PERFORMANCES MESUREES A 10 MHZ DE CE DERNIER SONT EN RETRAIT PAR RAPPORT A CELLES PREVUES ET NOUS ONT PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LES LIMITATIONS DE CETTE ARCHITECTURE. C'EST POUR CELA QU'UNE SECONDE STRUCTURE EN TEMPS CONTINU A ETE DEVELOPPEE A DEUX FREQUENCES : 10 MHZ ET 100 MHZ. DANS LE CADRE DE CES REALISATIONS, NOUS AVONS PROPOSE UNE ETUDE COMPLETE D'AOP CMOS FOLDED-CASCODE ET REGULATED FOLDED-CASCODE. D'AUTRE PART, LES CELLULES INTERNES (SUIVEUR, AOP, COMPARATEURS) ONT ETE PRESENTEES ET OPTIMISEES POUR UNE UTILISATION A HAUTE FREQUENCE. POUR CLOTURER CETTE ETUDE, TROIS SUIVEURS ET UN AOP ONT ETE CARACTERISES ET LEURS PERFORMANCES DISCUTES ET ANALYSEES. ENFIN, LE MODULATEUR EN TEMPS CONTINU FONCTIONNANT A 10 MHZ A ETE MESURE, IL PRESENTE DES CARACTERISTIQUES PERMETTANT DE CONCLURE A UNE RESOLUTION DE 7.7 BITS EFFECTIFS.
Author: Mohamed Imlahi
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Languages : fr
Pages : 248
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Book Description
DE NOS JOURS, LA MODELISATION COMPORTEMENTALE HIERARCHISEE DEVIENT LA MEILLEURE METHODE DANS LE DOMAINE DE LA SIMULATION ANALOGIQUE, PUISQU'ELLE PERMET DE REDUIRE LE TEMPS DE LA SIMULATION. EN OUTRE, L'ETUDE HIERARCHIQUE D'UNE STRUCTURE ANALOGIQUE AMENE AUSSI UNE METHODOLOGIE DE CONCEPTION ASCENDANTE QUI PERMET DE METTRE EN EVIDENCE LES PROPRIETES INTRINSEQUES DES BLOCS QUI COMPOSENT LES FONCTIONS ANALOGIQUES. D'UNE MANIERE GENERALE, POUR DES CIRCUITS COMPLEXES, LA MISE EN UVRE DE SIMULATIONS PLUS RAPIDES ET LA POSSIBILITE D'OPTER POUR UNE CONCEPTION ASCENDANTE DES CIRCUITS SERA REALISABLE GRACE A LA MODELISATION DE BLOCS FONCTIONNELS ET A L'ELABORATION DE BIBLIOTHEQUES DE MODELES. D'AUTRE PART, LA PLUPART DES NOUVELLES INSISTANCES DANS LA CONCEPTION DU CIRCUIT ANALOGIQUE EST LA FUSION EFFICACE ENTRE LES TECHNIQUES DES TRAITEMENTS DU SIGNAL ANALOGIQUE ET DIGITAL, ET L'UTILISATION DES SYSTEMES BASES SUR LE COURANT COMME PRINCIPAL REGIME. LE MIROIR DE COURANT EST UNE BRIQUE ESSENTIELLE DANS CES TYPES DE CIRCUIT. UNE METHODE D'APPREHENSION DE LA MODELISATION EST PRESENTEE DANS CE MEMOIRE. ELLE S'APPLIQUE A DES FONCTIONS ELEMENTAIRES (BRIQUE DE BASE) QUI SONT LES MIROIRS DE COURANT EN TECHNOLOGIE CMOS. LES RESULTATS OBTENUS DANS CE TRAVAIL ONT UNE PREMIERE IMPORTANCE POUR LE CONCEPTEUR DANS LA SELECTION DES MIROIRS DE COURANT APPROPRIES QUI SATISFASSENT LES DEMANDES ET LES EXIGENCES DES DIFFERENTS ASPECTS DE PERFORMANCE.
Author: François Fadhuile-Crepy
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les travaux de thèse présentés se situent dans le contexte de la conception de circuits intégrés en technologie CMOS avancée pour des applications radiofréquence à très faible consommation de puissance. Les circuits sont conçus à travers deux concepts. Le premier est l'utilisation du coefficient d'inversion qui permet de normaliser le transistor en fonction de sa taille et de sa technologie, ceci permet une analyse rapide pour différentes performances visées ou différentes technologies. La deuxième approche est d'utiliser un facteur de mérite pour trouver la polarisation la plus adéquate d'un circuit en fonction de ses performances. Ces deux principes ont été utilisés pour définir des méthodes de conception efficaces pour deux blocs radiofréquence : l'amplificateur faible bruit et l'oscillateur.
