Amplificador de baixo ruído de faixa larga em tecnologia CMOS.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Leopoldo, Leonardo Rodrigues
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Amplificadores; Amplifiers; Circuitos integrados MOS; Fabricação (Microeletrônica); Manufacturing (Microelectronics); MOS integrated circuits
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-14112024-104959/

Este trabalho propôs desenvolver um amplificador de baixo ruído (LNA), compatível com o padrão de comunicação banda ultralarga (UltraWideband), em tecnologia Metal Óxido Silício Complementar (CMOS) TSMC 180 nm. O circuito conta com três estágios, o primeiro um amplificador porta comum, seguido por um amplificador cascode, e finalmente, por um seguidor de fonte (buffer), para auxiliar nas medidas físicas do bloco. O circuito foi desenvolvido com a finalidade de compor um sistema para detecção de câncer de mama, porém encontra diversas outras aplicações, podendo ser utilizado em sistemas para Internet das Coisas (IoT), e de assistência médica. Os resultados obtidos pelas diferentes simulações, apresentaram excelentes valores para nossa aplicação e evidencia um circuito robusto. A simulação pós-leiaute, apresenta um ganho máximo de 16.9 dB, um baixo consumo de potência (7,3 mW), uma banda de 3 dB cobrindo uma faixa que vai de 5 GHz até 8,1 GHz, e com excelentes valores na faixa UWB, uma área de 0.17 mm² sem Pads, ponto de compressão de 1dB de -18,7 dBm (entrada), figura de ruído máximo de 7,3 dB. Adicionalmente suporta variações de temperatura (-40°C à 80°C) e tensão de alimentação (1,78 V à 1,98 V) sem alteração no ganho. O circuito fabricado apresentou um comportamento fora do esperado, contudo, serviu de fonte de informação, para elucidar possíveis erros cometidos durante todo processo estabelecido. Reprojetaram-se alguns componentes no circuito e simulou-se a nova versão e o problema foi resolvido. Por fim, decidiu-se projetar o LNA UWB na tecnologia de 65 nm, alcançando pelas simulações pós-leiaute 19 dB de ganho, com 5 mW de potência em 0,12 mm² de área.