DAI - Diseño Analógico Integrado

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1 Unidad responsable: ETSETB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona Unidad que imparte: EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica Curso: Créditos: Idiomas docencia: Catalán Profesorado Responsable: Otros: Jordi Madrenas Eduard Alarcón Jordi Cosp Jordi Madrenas Capacidades previas Diseño Microelectrónico I Requisitos Metodologías docentes Objetivos de aprendizaje de la asignatura Establecer conceptos básicos de diseño analógico integrado en tres niveles: Modelos Etapas básicas lineales y no lineales Diseño de amplificadores Emplear los simuladores y modelos teniendo en cuenta sus limitaciones. Interpretar los resultados. Reconocer las propiedades de las etapas básicas. Diseñar circuitos de forma sistemática. Diseñar circuitos empleando técnicas de bajo voltaje y bajo consumo. Diseñar layouts empleando técnicas de compensación de desapareamientos. 1 / 11

2 2 / 11

3 Contenidos 1. Modelos de dispositivos (8 horas) 1.1. Modelos analíticos del MOS Inversión fuerte Inversión débil Modelos continuos 1.2. Modelos analíticos del BJT 1.3. Modelos de simulación eléctrica Niveles SPICE 1, 2 i Modelos BSIM y EKV 3 / 11

4 Limitaciones de modelos. Ejemplos 1.4. Modelos de ruido Tipos de ruido (Ruido térmico, shot, Flicker) Ruido en transistores MOS y bipolares Cálculos de ruido equivalente 2. Bloques básicos (6 horas) 2.1. Conmutadores analógicos. No idealidades 2.2. Elementos resistivos y capacitivos 2.3. Espejos de corriente 4 / 11

5 Espejo simple Espejo Widlar Espejo Wilson y cascodo Espejo en cascode regulado 2.4. Referencias de tensión y corriente Referencias independientes de temperatura y de alimentación Referencias bandgap 2.5. Configuraciones amplificadoras Inversor. Degeneración de emisor/fuente 5 / 11

6 Seguidor Cascodo 3. Bloques básicos no lineales (4 horas) 3.1. Comparadores de corriente y tensión. Histéresis 3.2. Celdas cuadráticas 3.3. Multiplicadores y mezcladores Multiplicador de Gilbert Principio tranlineal. Multiplicador / divisor translineal 3.4. Otras funciones no lineales 6 / 11

7 Composición lineal a tramos 4. Diseño sistemático de estructuras amplificadoras (8 horas) 4.1. Amplificadores operacionales y OTA Etapas Básicas Amplificador CMOS simple Amplificador Miller CMOS y BiCMOS Amplificador cascodo y folded cascodo Amplificadores completamente diferenciales Realimentación de modo común (CMFB) 7 / 11

8 4.2. Transconductores. Técnicas de linealización Transconductor básico. Operación en lazo abierto Transconductores linealitzados: técnica cross-coupling, polaritzación adaptativa, degeneración de fuente, Transconductor de Nedungadi, Transconductor de Krummenacher, Transconductor de Nauta, Transconductor de Bult 4.3. Implementación VLSI de amplificadores en modo corriente Current Conveyors (CCII). Técnica de sensado de la corriente de alimentación Amplificadores Operacionales Realimentados en Corriente (CFOA) 5. Circuitos de bajo voltage / bajo consumo (6 horas) 5.1. Problemática del diseño con amb bajas tensiones de alimentación 5.2. Efecto sobre la conmutación de los switches 8 / 11

9 Técnica clock-boosting 5.3. Etapas de entrada y de salida rail-to-rail Etapas de entrada complementarias Procesado Pseudo-diferencial 5.4. Transistores de puerta flotante 6. Apareamiento y técnicas de layout (2 horas) 6.1. Principios básicos 6.2. Estructuras centroidales 6.3. Ejemplos 9 / 11

10 (CAST) 6.3. Exemples. Descripción: (CAST) Actividades vinculadas: (CAST) Sistema de calificación Trabajos del curso. Evaluación continua de laboratorio. Examen final teórico. Normas de realización de las actividades 10 / 11

11 Bibliografía Básica: Baker, R.J. CMOS circuit design, layout and simulation. 3rd ed. Hoboken, New Jersey: IEEE Press, ISBN Johns, D.; Martin, K. Analog integrated circuit design. New York [etc.]: John Wiley, ISBN Laker, K.R.; Sansen, W.M.C. Design of analog integrated circuits and systems. New York [etc.]: McGraw-Hill, ISBN X. Complementaria: Tsidivis, Y.P. Operation and modeling of the MOS transistor. New York: McGraw-Hill, ISBN X. Toumazou, C.; Moschytz, G.; Gilbert, B. (eds.). Trade-offs in analog circuit design: the designer's companion [en línea]. Boston [etc.]: Kluwer Academic Publishers, 2002 [Consulta: 29/11/2011]. Disponible a: < ISBN Ismail, M.; Fiez, T. Analog VLSI: signal and information processing. New York [etc.]: McGraw-Hill, ISBN Razavi, B. Design of analog CMOS integrated circuits. Boston [etc.]: McGraw-Hill, ISBN Sánchez-Sinencio, E.; Andreou, A.G. Low-voltage/low-power integrated circuits and systems: low-voltage mixed-signal circuits. New York [etc.]: IEEE Press, ISBN Hastings, A. The art of analog layout. 2nd ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, ISBN Otros recursos: Enunciados de prácticas. Diseños de referencia. 11 / 11

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