ETUDE D'UNE CELLULE UNIVERSELLE DE CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE PAR REDISTRIBUTION DE CHARGES EN TECHNOLOGIE CMOS PDF Download
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Author: FRANCOIS.. AGON
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Languages : fr
Pages : 420
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Book Description
LES PERFORMANCES DES SYSTEMES ELECTRONIQUES SONT ACCRUES PAR L'UTILISATION DU TRAITEMENT NUMERIQUE DU SIGNAL. POUR CELA IL EST NECESSAIRE DE DEVELOPPER DES INTERFACES AVEC LES ACTIONNEURS OU LES CAPTEURS. LES CONVERTISSEURS ANALOGIQUES-NUMERIQUES (CAN) ET NUMERIQUES-ANALOGIQUES (CNA) SONT DES ELEMENTS CONSTITUTIFS DE CES INTERFACES. LA TECHNOLOGIE CMOS, TRES BIEN ADAPTEE A L'INTEGRATION DES FONCTIONS NUMERIQUES, SEMBLERAIT UNE TECHNOLOGIE DE FABRICATION PRIVILEGIEE ; CEPENDANT ELLE N'EST PAS LA PLUS APPROPRIEE POUR LA REALISATION DES FONCTIONS ANALOGIQUES. AINSI LES PERFORMANCES DES CIRCUITS MIXTES RESULTERONT ESSENTIELLEMENT DE CELLES DES FONCTIONS ANALOGIQUES INTEGREES ET, EN PARTICULIER, DE CELLES DES CONVERTISSEURS. L'OBJECTIF DE L'ETUDE CONCERNE LA REALISATION D'UN CAN, EN VUE DE FAIRE UNE CELLULE DE BIBLIOTHEQUE POUR CIRCUITS MIXTES EN TECHNOLOGIE CMOS. DESTINE A UNE UTILISATION GENERALE, CE CIRCUIT DOIT POSSEDER UNE RESOLUTION ELEVEE, UNE GRANDE DYNAMIQUE D'ENTREE, UNE FAIBLE CONSOMMATION ET UN ENCOMBREMENT REDUIT, TOUT EN SOUHAITANT PAR AILLEURS QUE SES PERFORMANCES SOIENT AUSSI INDEPENDANTES QUE POSSIBLE DES CARACTERISTIQUES TECHNOLOGIQUES DU FONDEUR. LA LINEARITE EST UNE CARACTERISTIQUE ESSENTIELLE D'UN TEL CONVERTISSEUR. AFIN D'OBTENIR UNE BONNE LINEARITE, NOUS AVONS DEVELOPPE, DANS UN PREMIER TEMPS, UN CONVERTISSEUR QUI POSSEDE UN ALGORITHME ORIGINAL DE LINEARISATION POUR S'AFFRANCHIR DE L'IMPERFECTION DES COMPOSANTS. DANS UN SECOND TEMPS, AFIN DE PRENDRE EN COMPTE D'AUTRES EFFETS PARASITES MIS EN EVIDENCE LORS DE LA CARACTERISATION DE CE PREMIER CIRCUIT, UNE ANALYSE THEORIQUE A ETE EFFECTUEE POUR ENVISAGER UNE AMELIORATION DE L'ARCHITECTURE PROPOSEE INITIALEMENT. LES TESTS DES CONVERTISSEURS DOIVENT ETRE EFFECTUES DANS DES CONDITIONS PROCHES DE CELLES DE LEUR UTILISATION. LA METHODE DE TEST STATISTIQUE SIMPLE ET FIABLE QUE NOUS AVONS MISE EN UVRE NOUS A PERMIS DE DETERMINER LES ORIGINES DES IMPRECISIONS DE LA CONVERSION, RESULTAT ESSENTIEL POUR EFFECTUER UNE OPTIMISATION DES PERFORMANCES. NOUS AVONS EN OUTRE PROPOSE UNE METHODE ORIGINALE DE MESURE DES TENSIONS D'OFFSET STATIQUE ET DYNAMIQUE DES COMPARATEURS
Author: FRANCOIS.. AGON
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Pages : 420
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LES PERFORMANCES DES SYSTEMES ELECTRONIQUES SONT ACCRUES PAR L'UTILISATION DU TRAITEMENT NUMERIQUE DU SIGNAL. POUR CELA IL EST NECESSAIRE DE DEVELOPPER DES INTERFACES AVEC LES ACTIONNEURS OU LES CAPTEURS. LES CONVERTISSEURS ANALOGIQUES-NUMERIQUES (CAN) ET NUMERIQUES-ANALOGIQUES (CNA) SONT DES ELEMENTS CONSTITUTIFS DE CES INTERFACES. LA TECHNOLOGIE CMOS, TRES BIEN ADAPTEE A L'INTEGRATION DES FONCTIONS NUMERIQUES, SEMBLERAIT UNE TECHNOLOGIE DE FABRICATION PRIVILEGIEE ; CEPENDANT ELLE N'EST PAS LA PLUS APPROPRIEE POUR LA REALISATION DES FONCTIONS ANALOGIQUES. AINSI LES PERFORMANCES DES CIRCUITS MIXTES RESULTERONT ESSENTIELLEMENT DE CELLES DES FONCTIONS ANALOGIQUES INTEGREES ET, EN PARTICULIER, DE CELLES DES CONVERTISSEURS. L'OBJECTIF DE L'ETUDE CONCERNE LA REALISATION D'UN CAN, EN VUE DE FAIRE UNE CELLULE DE BIBLIOTHEQUE POUR CIRCUITS MIXTES EN TECHNOLOGIE CMOS. DESTINE A UNE UTILISATION GENERALE, CE CIRCUIT DOIT POSSEDER UNE RESOLUTION ELEVEE, UNE GRANDE DYNAMIQUE D'ENTREE, UNE FAIBLE CONSOMMATION ET UN ENCOMBREMENT REDUIT, TOUT EN SOUHAITANT PAR AILLEURS QUE SES PERFORMANCES SOIENT AUSSI INDEPENDANTES QUE POSSIBLE DES CARACTERISTIQUES TECHNOLOGIQUES DU FONDEUR. LA LINEARITE EST UNE CARACTERISTIQUE ESSENTIELLE D'UN TEL CONVERTISSEUR. AFIN D'OBTENIR UNE BONNE LINEARITE, NOUS AVONS DEVELOPPE, DANS UN PREMIER TEMPS, UN CONVERTISSEUR QUI POSSEDE UN ALGORITHME ORIGINAL DE LINEARISATION POUR S'AFFRANCHIR DE L'IMPERFECTION DES COMPOSANTS. DANS UN SECOND TEMPS, AFIN DE PRENDRE EN COMPTE D'AUTRES EFFETS PARASITES MIS EN EVIDENCE LORS DE LA CARACTERISATION DE CE PREMIER CIRCUIT, UNE ANALYSE THEORIQUE A ETE EFFECTUEE POUR ENVISAGER UNE AMELIORATION DE L'ARCHITECTURE PROPOSEE INITIALEMENT. LES TESTS DES CONVERTISSEURS DOIVENT ETRE EFFECTUES DANS DES CONDITIONS PROCHES DE CELLES DE LEUR UTILISATION. LA METHODE DE TEST STATISTIQUE SIMPLE ET FIABLE QUE NOUS AVONS MISE EN UVRE NOUS A PERMIS DE DETERMINER LES ORIGINES DES IMPRECISIONS DE LA CONVERSION, RESULTAT ESSENTIEL POUR EFFECTUER UNE OPTIMISATION DES PERFORMANCES. NOUS AVONS EN OUTRE PROPOSE UNE METHODE ORIGINALE DE MESURE DES TENSIONS D'OFFSET STATIQUE ET DYNAMIQUE DES COMPARATEURS
Author: François Agon
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Languages : fr
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Author: Patricia Riffaud-Desgreys
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Languages : fr
Pages : 223
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LE DEVELOPPEMENT ACTUEL DES CIRCUITS INTEGRES EST MOTIVE PAR UNE AUGMENTATION DU DEGRE D'INTEGRATION RENDU POSSIBLE PAR L'EMERGENCE DE NOUVELLES TECHNOLOGIES DE FABRICATION ET UNE RAPIDITE ACCRUE. DANS CE CONTEXTE, LES SYSTEMES DE TRAITEMENT DE L'INFORMATION ANALOGIQUE ET LES CIRCUITS NUMERIQUES PERFORMANTS POUR LE TRAITEMENT DU SIGNAL SONT DE PLUS EN PLUS AMENES A COHABITER SUR LE MEME SUBSTRAT. POUR REALISER LES FONCTIONS ESSENTIELLES DE TELS SYSTEMES MIXTES, LA TECHNIQUE DES COURANTS COMMUTES EST UNE ALTERNATIVE ATTRACTIVE A CELLE DES CAPACITES COMMUTES CAR ELLE EST COMPATIBLE AVEC LES TECHNOLOGIES CMOS NUMERIQUES ET PRESENTE DE BONNES PERFORMANCES ANALOGIQUES SOUS UNE FAIBLE TENSION D'ALIMENTATION. CEPENDANT, LA PRECISION DES CELLULES A COURANTS COMMUTES EST LIMITEE PAR L'INJECTION DE CHARGES DES INTERRUPTEURS MOS. CE PHENOMENE EST DONC ETUDIE EN DETAIL : POUR UNE CELLULE MEMOIRE A CASCODE REGULE, DIFFERENTES CONFIGURATIONS D'INTERRUPTEURS SONT ENVISAGEES ET UN NOUVEAU CIRCUIT DE COMPENSATION DE L'ERREUR D'INJECTION DE CHARGES EST PRESENTE. AVEC DES CRITERES DE DIMENSIONNEMENT OPTIMISE, LES PERFORMANCES DU CIRCUIT SONT EVALUEES ET SIMULEES. L'INTEGRATION DE CETTE NOUVELLE CELLULE DANS UN CONVERTISSEUR NUMERIQUE ANALOGIQUE ALGORITHMIQUE EST L'OBJET DE LA DERNIERE PARTIE DE CES TRAVAUX. UNE DESCRIPTION COMPLETE DES PHASES DE CONCEPTION, DE REALISATION ET DE MESURE EST FOURNIE.
Author: YAN HUA.. DONG
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Languages : fr
Pages : 208
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LE CONVERTISSEUR AN A UNE RESOLUTION DE 8 BITS ET UN DEBIT DE CONVERSION DE 20 MHZ. L'UTILISATION DE LA TECHNOLOGIE CMOS PERMET UNE GRANDE DENSITE D'INTEGRATION POUR UN FAIBLE COUT DE FABRICATION. POUR SA REALISATION UN NOUVEAU COMPARATEUR A ETE ETUDIE ET MIS AU POINT, PEU SENSIBLE A LA VARIATION DE TENSION DE SEUIL DES TRANSISTORS. TOUS LES COMPARATEURS INTEGRES SUR UN MEME CIRCUIT ONT AINSI DES CARACTERISTIQUES IDENTIQUES; CECI PERMET D'OBTENIR UNE GRANDE PRECISION POUR LE CAN. POUR ELIMINER LE MAXIMUM D'ERREURS DE CONVERSION, ON INSERE DANS LE CAN DES ELEMENTS DE DETECTION ET DE CORRECTION D'ERREURS EVENTUELLES. LE CORRECTEUR EST BASE SUR UNE FONCTION A MAJORITE
Author: Régis Rousset
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Languages : fr
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Author: Thierry Masson
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Languages : fr
Pages : 252
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CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ETUDE DE CONVERTISSEURS ANALOGIQUE-NUMERIQUE HAUTE RESOLUTION FONCTIONNANT A DES FREQUENCES DE CONVERSION SUPERIEURES AU MHZ. APRES UNE ETUDE POUSSEE DES AVANTAGES ET DES INCONVENIENTS DES DIFFERENTS TYPES DE CONVERTISSEURS, UNE SOLUTION ORIGINALE, APPELEE AUTO-ZERO CYCLIQUE, EST PROPOSEE POUR REALISER UN CONVERTISSEUR FLASH CMOS 10 BITS/20 MHZ. UN CIRCUIT DE VALIDATION DE CETTE TECHNIQUE A ETE FABRIQUE ET TESTE. LES RESULTATS ONT MONTRE LES POTENTIALITES DE LA SOLUTION ET LES LIMITATIONS DU CIRCUIT DE VALIDATION. CES LIMITATIONS ONT ETE CORRIGEES DANS LA VERSION PRE-INDUSTRIELLE DU CIRCUIT QUI EST PRESENTEE A LA FIN DE CE RAPPORT
Author: Marcel Siadjine Njinowa
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Languages : fr
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L'avancement de la recherche dans le domaine des convertisseurs de données privilégie des architectures simples, facilement intégrables sur puce et dont les performances dans diverses applications spécifiques sont nettement appréciables. C'est dans cette optique que cette thèse propose de nouvelles architectures de convertisseurs de données de type flash en utilisant uniquement les cellules normalisées. Les convertisseurs de données sont généralement classés en deux grandes familles : les convertisseurs analogique-numériques (CAN) et les convertisseurs numérique-analogiques (CNA). Ces composants occupent une place cruciale dans les circuits électroniques et le choix de leurs architectures est intimement lié à la nature de l'application. En particulier, l'utilisation des CAN de faible consommation de puissance ne cesse de s'accroître dans le domaine médical. Cette tendance est motivée par le souci permanent de faciliter l'analyse et l'interprétation des signaux physiologiques. Dans le cadre des applications telles les télécommunications et la mesure de la température interne du corps humain, les convertisseurs de données de type flash sont de bons candidats. Ces convertisseurs analogique-numériques doivent être intégrés sur la même puce que d'autres circuits numériques. Ce qui nécessite de nouvelles contraintes dans leur conception. Par conséquent, pour les applications de système sur puce (SoC), les convertisseurs analogique-numériques doivent être rapides, avoir une faible tension d'alimentation et une consommation de puissance considérablement réduite. La conception des convertisseurs de données de type flash liés aux applications de systèmes sur puce a fait l'objet d'importants travaux de recherche ces dernières années. Parmi les types de convertisseurs numérique-analogiques rencontrés dans la littérature, ceux à capacités commutées utilisant le principe de redistribution de charges sont les plus utilisés notamment pour des applications de faible puissance. Ces CNA utilisent essentiellement des composants analogiques. Ce qui rend complexe leurs conceptions et leurs implémentations sur puce. En ce qui concerne les CAN, une structure simple utilisant des inverseurs comme comparateurs a été proposée très récemment. Cette technique de quantification, basée sur la variation de la taille des transistors, remplace valablement les comparateurs analogiques conventionnels. Le manque de flexibilité de cette approche est un préjudice si l'on désire passer d'une technologie à l'autre. L'objectif de ce travail de recherche consiste à proposer de nouveaux convertisseurs de données qui permettront grâce aux cellules normalisées de s'arrimer avec l'avancement de la technologie, afin d'offrir une très grande portabilité et d'être compatible avec le flot de conception numérique. La méthodologie de recherche est axée sur deux principaux axes: La première repose sur la conception de nouvelles architectures de convertisseurs de données utilisant uniquement des cellules normalisées. Un CNA de type flash utilisant un code thermomètre à l'entrée est présenté. Une méthode d'optimisation a été proposée en vue d'améliorer la linéarité de ce CNA. C'est ainsi qu'une amélioration de la linéarité de 96% a été obtenue comparativement à la configuration non optimisée. Les résultats issus des simulations sont présentés. Par ailleurs, un CAN à 3 bits de type flash est présenté de même que son optimisation dans le but de réduire les effets de variations de procédé. Un CAN à 4 bits de type flash est aussi présenté avec une technique de réduction de sa consommation de puissance. La réduction de puissance obtenue varie entre 44 et 66 % par rapport à la littérature. De plus, les résultats de simulations et ceux issus de la fabrication du convertisseur à 4 bits sont présentés. Les résultats obtenus montrent que ce convertisseur a les caractéristiques désirées. Toutes ces architectures utilisent une plage de tension d'entrée variant approximativement de VTH à VDD − VTH. Pour terminer, une autre architecture de CAN ayant une plus grande plage dynamique (de VSS à VDD) a été proposée. Le deuxième axe est beaucoup plus axé sur l'application de ces convertisseurs de données à savoir: l'utilisation du CNA dans la réduction de la gigue dans un système de génération d'horloge (FRPS).
Author: Christophe Premont
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Languages : fr
Pages : 195
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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: Jean-Luc MARTIN
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Languages : fr
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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.
