Titre: Méthodologie de conception de circuits analogiques pour des applications radiofréquence à faible consommation de puissance
Auteurs: François FADHUILE-CREPY
Ecole/Université: UNIVERSITÉ DE BORDEAUX
Résumé: 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.
Extrait du sommaire:
Introduction générale 13
Chapitre I. Introduction sur les télécommunications sans fil 16
1. Histoire et principe de la télécommunication sans fil 17
a. Origines de la télécommunication sans fil 17
b. Les ondes électromagnétiques 17
c. Principe de la modulation de signal 19
2. Système de télécommunication sans fil 23
a. Architectures radiofréquences 23
b. Blocs radiofréquences 29
3. Les Standards Radiofréquences 35
4. Evolution de la technologie intégrée : MOS 39
5. Conclusion 43
Bibliographie 45
Chapitre II. Le transistor MOSFET 48
1. Fonctionnement du transistor MOSFET en statique 49
2. Modèle petit signal du transistor MOS 55
a. Partie active du transistor 55
b. Partie passive 60
c. Modèle petit signal du transistor MOS 63
3. Les sources de bruit 63
4. Extractions de paramètres 66
a. Extraction des paramètres relatifs à la partie active 66
b. Extraction des paramètres passifs 68
5. Conclusion 69
Bibliographie 71
Chapitre III. Méthodologie de conception de LNA à base de FOM 74
1. Conception du coeur actif du circuit 75
a. Optimisation à partir du FOM 75
b. Déroulement de la conception 78
c. Pertinence de la méthode 79
d. Evolution du FOM en fonction de la longueur de grille 81
e. Comparaison des technologies 82
f. Comparaison de topologies 85
g. Conclusion 87
2. Réalisation d’une source commune complémentaire en CMOS 28nm 88
a. Analyse du circuit 88
b. Méthode de conception complète 93
c. Simulations des circuits complets 96
d. Layout de la puce 102
e. Conclusion 104
3. Mesures 105
a. Les circuits en CMOS 28nm 105
b. Les circuits en CMOS 130nm 113
4. Conclusion 117
Bibliographie 119
Chapitre IV. Méthodologie de conception d’Oscillateur. 122
1. Méthode de conception d’oscillateurs LC 123
a. Analyse linéaire 124
b. Analyse non-linéaire 126
c. Analyse du bruit de phase 130
d. Méthode de conception d’oscillateur à base de FOM 133
2. Méthode de conception d’oscillateur à base de FOM du LNA 135
3. Conclusion 140
Bibliographie 141
Conclusion générale 144
Liste des publications 145
Perspectives 146
Bibliographie 147
Annexe A: Caractéristiques des blocs RF 151
1. Gain et adaptation d’impédance 151
2. Facteur de bruit 152
3. Linéarité 154
a. Compression du gain 154
b. Distorsion harmonique 155
c. Distorsion d’intermodulation 156
Bibliographie 159
Annexe B : Partie passive du transistor MOS 160
1. Résistance de grille : RG 161
2. Capacités extrinsèques. 162
3. Capacités intrinsèques 164
4. Bibliographie 166
Annexe C : Simulation de la transconductance 167
Annexe D : Extraction des paramètres passifs 168
Bibliographie 170
Annexe E : Méthode d’optimisation du courant 171
Bibliographie 173
Annexe F : Calcul analytique de la source commune complémentaire 174
1. Calcul du gain 175
2. Calcul du bruit 176
3. Calcul de l’impédance d’entrée 180
4. Calcul du buffer 182
Bibliographie 182
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