entrada de banda ancha

Texto completo

(1)

Dise

Dise

ñ

ñ

o de un LNA

o de un LNA

multibanda

multibanda

integrado

integrado

con carga

con carga

sintonizable

sintonizable

y adaptaci

y adaptaci

ó

ó

n de

n de

entrada de banda ancha

entrada de banda ancha

EUITT Sistemas Electrónicos

Tutor: Francisco Javier del Pino Suárez

Cotutor: Sunil Lalchand Khemchandani

Autor: Gustavo Alexis Pérez Ruiz

Fecha: Junio 2008

(2)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(3)

Introducci

Introducci

ó

ó

n

n

¾Lograr que tanto las comunicaciones inalámbricas como móviles funcionen en

un mismo dispositivo para ofrecer múltiples aplicaciones y servicios

(4)

Introducci

Introducci

ó

ó

n

n

¾El factor que permite esta evolución es la disponibilidad de terminales

multiestándar

(5)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(6)

Objetivos

Objetivos

¾ Verificación de la validez de la tecnología

empleada en la implementación de dicho LNA

¾ Diseño de un LNA multibanda integrado con

carga sintonizable y adaptación de entrada de

banda ancha, en tecnología SiGe 0,35µm de AMS

(7)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(8)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

Características de los sistemas de RF

z

Principales estándares usados para terminales

móviles

(9)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

Ganancia

z

Figura de ruido (NF)

z

Punto de intercepción de tercer orden (IP3)

z

Coeficiente de onda estacionario (VSWR)

(10)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

La ganancia de un circuito determina la relación entre las amplitudes

de la señal de salida y la señal de entrada.

entrada

salida

V

V

G

=

⎟⎟

⎜⎜

=

entrada salida

V

V

dB

G

(

)

20

log

¾

Características de los sistemas de RF

(11)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

A

Ni

N

G

P

P

F

=

0

P

NI

=

k

· T · B

P

NI

P

NO

G

A

G

A

=P

SO

/P

SI

0 0 0

/

/

SNR

SNR

P

P

P

P

NF

i N S i N i S

=

=

¾

Características de los sistemas de RF

(12)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

Para varias etapas en cascada

G

A1

NF

1

G

A2

NF

2 1 2 1

1

A

G

F

F

F

=

+

¾

Características de los sistemas de RF

(13)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

ω

1

ω

2

1

2

1

2

ω

1

ω

2

ω

ω

Señal deseada

¾

Características de los sistemas de RF

(14)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

ω

1

ω

2

1

2

1

2

∆P

∆P/2

L

1

L

2 Potencia de la señal principal Potencia de IM (IIM3)

IIP3

OIP3

P

IN

(dBm)

P

OUT

(dBm)

ω

1

ω

2

¾

Características de los sistemas de RF

¾Punto de intercepción

de Tercer Orden (cont)

(15)

Estudio de los principales est

Estudio de los principales est

á

á

ndares para

ndares para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

Indica una medida cuantitativa de la adaptación tanto

en la entrada como en la salida del circuito.

1

1

|

|

0 0

+

=

+

=

Γ

VSWR

VSWR

Z

Z

Z

Z

L L L X=1 0.5 2 0.5 1 2

¾

Características de los sistemas de RF

(16)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

GSM

z

UMTS

(17)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

GSM

– Compuesta por tres subsistemas (E-GSM,

(18)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

GSM características

E-GSM, DCS, PCS

Modulación

Gausiana-MSK

Ancho de banda

de canal

200 kHz

Bit rate

270 kb/s

Ganancia

NF

IIP3

LNA

23dB

3dB

-5dBm

(19)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

UMTS

– Provee de voz y servicios de información

– Usa acceso múltiple por división de códigos de

banda ancha (WCDMA)

– Banda de transmisión situada entre 1920-1980 MHz

– Banda de recepción situada entre 2110-2170 MHz

(20)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

UMTS características

Ganancia

NF

IIP3

LNA

18dB

3dB

0dBm

(21)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

Estándar 802.11a/b/g

802.11a

Velocidad 54 Mbps

Frecuencia 5GHz

802.11b

Velocidad 11 Mbps

Frecuencia 2.4 GHz

Velocidad 54 Mbps

Frecuencia 2.4 GHz

802.11g

(22)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

Estándar 802.11a/b/g

Ganancia

NF

IIP3

LNA

18dB

3dB

-15dBm

(23)

Principales est

Principales est

á

á

ndares usados para

ndares usados para

terminales m

terminales m

ó

ó

viles

viles

z

Especificaciones

Ganancia NF P1dB IIP3 802.11a/b/g 18dB 3dB -15dBm -5dBm GSM 23dB 3dB -15dBm -5dBm UMTS 18dB 3dB -10dBm 0dBm LNA Multibanda 18-23dB 3dB -10dBm 0dBm Frecuencia a la que opera GSM 900 MHz 1.8GHz 1.9GHz UMTS 2GHz 802.11a/b/g 2.4GHz 5GHz

(24)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(25)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Topologías LNAs Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

(26)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Topologías LNAs Multibanda

► Emisor común

(27)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Topologías LNAs Multibanda

(28)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Topologías LNAs Multibanda

► Cascodo

Q1 Le VDD Vin + -RBIAS R2 C RS RREF Lb Lc VO UT Q2 Q3 CL

(29)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

Adaptación de entrada de banda ancha

(30)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

Adaptación de entrada de banda ancha

Filtros en escalera o ladder filters

R

L=R/ω

0

C=1/ω

0

R

(31)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

Adaptación de entrada de banda ancha

Si trasladamos el filtro paso bajo

+

⎟⎟

⎜⎜

⎟⎟

⎜⎜

s

s

s

0 0 0

ω

ω

ω

Q1 LE Zb R LE R C2 Cb Lb Zb VS

(32)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

Carga de banda ancha

• Carga RC

Vout C R R C Vin Vout ZOUT BWRC=1/RC ω

(33)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

Carga de banda ancha

• Series-peaking

Vout C R R C Vout L L ZOUT Vin

Mejora BW

RC

* 1.41

(34)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

Carga de banda ancha

• Shunt-peaking

Mejora BW

RC

* 1.85

Vout C R L L R C Vin Vout ZOUT

(35)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Consideraciones de banda ancha

Carga de banda ancha

• Shunt-series-peaking

Vout C R Lshunt Lshunt R C Vout Ls eries Ls eries Vin ZOUT

(36)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Estructuras propuestas

VCC Q1 COUT Q2 VBIAS1 VBIAS2 Q3 RFOUT C1 C2 CIN CB LB LE LC RC LOUT RB

Estructura LNA1

(37)

LNAs

LNAs

Multibanda

Multibanda

z

Estructuras propuestas

Estructura LNA2

C2 C1 O N/ O FF L 1 L2 O N /O FF VCC Q1 COUT Q2 VB IA S1 VBIA S2 Q3 RFOU T C1 C2 CIN CB LB LE L1 LOUT RB C1 L2 C2 L3 C3 L4 C4 V900 V1800 V2400 V5000 L1 C1

(38)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(39)

Tecnolog

Tecnolog

í

í

a

a

SiGe

SiGe

0,35

0,35

µ

µ

m de AMS

m de AMS

4 metales y 2

polys

Thick Metal

Elementos pasivos

Transistores Bipolares

Transistores MOSFET

(40)

Tecnolog

(41)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(42)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

Especificaciones

Polarización del LNA

Adaptación de entrada y salida

(43)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Especificaciones

Ganancia NF P1dB IIP3 802.11a/b/g 18dB 3dB -15dBm -5dBm GSM 23dB 3dB -15dBm -5dBm UMTS 18dB 3dB -10dBm 0dBm LNA Multibanda 18-23dB 3dB -10dBm 0dBm Frecuencia a la que opera GSM 900 MHz 1.8GHz 1.9GHz UMTS 2GHz 802.11a/b/g 2.4GHz 5GHz

(44)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Polarización del LNA

¾

Obtener mínima NF y máxima ganancia

m2 ipol= plot_vs(NFmin, SP.ipol)=2.398 freq=3.000000GHz 0.002 m2 ipol= plot_vs(NFmin, SP.ipol)=2.398 freq=3.000000GHz 0.002 0. 00 12 0. 00 14 0. 00 16 0. 00 18 0. 00 20 0. 00 22 0. 00 24 0. 00 26 0. 00 28 0. 00 10 0. 00 30 2.40 2.42 2.44 2.46 2.48 2.38 2.50 ipol NF m in m2 2

0

,

2

/

2

10

2

m

mA

m

mA

J

opt

µ

µ

=

=

(45)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Adaptación de entrada y salida

¾

Igual para los dos modelos de LNAs a diseñar

LE RFIN RFOUT VDD M1 M2 Carga LOUT Vbi as

(46)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Adaptación de entrada y salida

¾Adaptación de entrada

Q1 LE Zb R LE R Cπ Cb Lb Zb VS

Resultado simulación

adaptación entdada

R

C

R

C

R

L

L

U b L u E L b

ω

ω

ω

ω

π

1

;

1

;

1

(47)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Adaptación de entrada y salida

¾Adaptación de salida

Vout C R L L R C Vin Vout ZOUT

¾

Carga LNA1

¾

Carga LNA2

L1 C1 V900

(48)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Adaptación de entrada y salida

¾Adaptación de salida

m7 freq= dB(S(2,2))=-1.9422.500GHz m7 freq= dB(S(2,2))=-1.9422.500GHz 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.5 5.5 -2.0 -1.5 -1.0 -2.5 -0.5 freq, GHz dB (S (2, 2)) m7 m5 freq= dB(S(2,2))=-2.3582.500GHz m5 freq= dB(S(2,2))=-2.3582.500GHz 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.5 5.5 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -3.0 -0.5 freq, GHz dB (S (2 ,2 )) m5

(49)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Simulación y resultados obtenidos

¾Estructura LNA1

VCC Q1 COUT Q2 VBIAS1 VBIAS2 Q3 RFO U T C1 C2 CIN CB LB LE LC RC LOUT RB VCC Q1 COUT Q2 VB IA S1 VBIA S2 Q3 RFOU T C1 C2 CB LB LE L1 LOUT RB C1 L2 C2 L3 C3 L4 C4 V900 V1800 V2400 V5000

¾Estructura LNA2

(50)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Simulación y resultados obtenidos

¾

Simulación LNA1 con bobinas ideales

-100 -50 0 -150 50 Vt o n e V to nef un d

(51)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Simulación y resultados obtenidos

(52)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Simulación y resultados obtenidos

¾

Simulación LNA2 con bobinas ideales

¾

Switch

V900

¾

Switch

V1800

(53)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Simulación y resultados obtenidos

¾

Simulación LNA2 con bobinas reales

¾

Switch

V900

¾

Switch

V1800

(54)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de esquem

o a nivel de esquem

á

á

tico

tico

z

Simulación y resultados obtenidos

(55)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(56)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

z

Layout del LNA1

(57)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

(58)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

(59)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

z

Layout del LNA1

¾Simulaciones post-layout del LNA1

1 2 3 4 5 0 6 -15 -10 -5 -20 0 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 6 8 10 12 14 16 4 18 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -120 -100 -80 -60 -140 -40 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -4 -3 -2 -5 -1 freq, GHz

(60)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

z

Layout del LNA1

¾Simulaciones post-layout del LNA1

0 1G 2G 3G 4G 5G 6G 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 NF(d B) Freq (GHz) Esquemático Typical case Worst case

(61)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

(62)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

(63)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

z

Layout del LNA2

¾Simulaciones post-layout del LNA2 v18 activado

1 2 3 4 5 0 6 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -16 -2 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -5 0 5 10 15 -10 20 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -120 -100 -80 -60 -40 -140 -20 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -3.5 -1.0 freq, GHz

(64)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

z

Layout del LNA2

¾Simulaciones post-layout del LNA2 v18

0 1G 2G 3G 4G 5G 6G 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 NF (dB ) Freq(GHz) Esquemático Typical case Worst case

(65)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

z

Layout del LNA2

¾Simulaciones post-layout del LNA2 v24 activado

1 2 3 4 5 0 6 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -16 -2 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -5 0 5 10 -10 15 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -120 -100 -80 -60 -40 -140 -20 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -3.5 -1.0 freq, GHz

(66)

Dise

Dise

ñ

ñ

o a nivel de

o a nivel de

Layout

Layout

z

Layout del LNA2

¾Simulaciones post-layout del LNA2 v24

0 1G 2G 3G 4G 5G 6G 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 NF (dB) Freq (GHz) Esquemático Typical case Worst case

(67)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(68)

Medidas

Medidas

¾

Fotografía del LNA1 diseñado

z

Medidas realizadas en el LNA1

Área=0,725×0,730mm

2

14 mA

3.3 V

Consumo

(69)

Medidas

Medidas

z

Medidas realizadas en el LNA1 (Set-up parámetros S)

GND GND IN Amplifier PR OB E G S G PRO B EG SG RF WIRE VNA RF WIRE GND VBIAS1 VCC GND GND OUT POWER SUPPLY VBIAS2 DC WIRE PROBE GSG PROBE SGS GNDVBIAS2GND VBIAS1 DC WIRE DC WIRE VCC (3.3 V)

(70)

Medidas

Medidas

¾Simulación vs medidas LNA1

1 2 3 4 5 0 6 0 5 10 15 -5 20 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -20 -15 -10 -5 -25 0 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -20 -10 0 -30 10 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -120 -100 -80 -60 -40 -20 -140 0 freq, GHz

(71)

Medidas

Medidas

z

Medidas realizadas en el LNA1 (Set-up de medida IP3)

GN D GND IN Amplifier PR O B E G S G PR O B E G SG TONOS GND VBIAS1 VCC GN D GND OU T POWER SUPPLY VBIAS2 DC WIRE PROBE GSG PROBE SGS GNDVBIAS2GND VBIAS1 DC WIRE DC WIRE VCC (3.3 V) COMBINADOR TONO1 TONO2

(72)

Medidas

Medidas

z

Medidas realizadas en el LNA1 (Set-up de medida NF)

Fuente de ruido Cable largo

LNA

Fuente de ruido Cable

(73)

Medidas

Medidas

¾Medida del IIP3 y figura de ruido

z

Medidas realizadas en el LNA1

-30 -20 -10 0 10 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 Po ut ( d Bm ) Pin (dBm) Poutfund Poutint 0 1G 2G 3G 4G 5G 6G 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 N F (dB) Freq (GHz) Esquemático Typical case Worst case Medidas 0.725 × 0.730 mm2 Área 8 dBm IIP3 4 dB NF@1.5GHz 8.5 dB S21@1.5GHz -40 dB S12@1.5GHz -20 dB S22@2.2GHz -14 dB S11@1.5GHz Medida Parámetro

(74)

Medidas

Medidas

¾

Fotografía del LNA2 diseñado

z

Medidas realizadas en el LNA2

Área=0,771×0,848mm

2

16 mA

3.3 V

Consumo

(75)

Medidas

Medidas

z

Medidas realizadas en el LNA2 (Set-up parámetros S)

GN D GND IN Amplifier PR O B E G S G PR O B E G SG RF WIRE VNA RF WIRE GND VBIAS1 VCC GND GND O U T POWER SUPPLY VBIAS2 DC WIRE PROBE GSG PROBE SSGSS GNDVBIAS2GND VBIAS1 DC WIRE DC WIRE VCC (3.3 V) V18 V24 DC WIRE DC WIRE V24 (3.3 V ó 0V) V18 (3.3V ó 0V)

(76)

Medidas

Medidas

¾Simulación vs medidas LNA2 con v18 activado

z

Medidas realizadas en el LNA2

1 2 3 4 5 0 6 -10 -5 0 5 10 15 -15 20 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -20 -15 -10 -5 -25 0 freq, GHz freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -120 -100 -80 -60 -40 -20 -140 0 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -30 -20 -10 -40 0 freq, GHz

(77)

Medidas

Medidas

¾Medida del IIP3 y figura de ruido con v18 activado

z

Medidas realizadas en el LNA2

-30 -20 -10 0 10 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 P out ( dBm ) Pin (dBm) Poutfund Poutint 0 1G 2G 3G 4G 5G 6G 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 NF ( d B ) X Axis Title Esquemático Typical case Worst case Medidas

(78)

Medidas

Medidas

¾Simulación vs medidas LNA2 con v24 activado

z

Medidas realizadas en el LNA2

1 2 3 4 5 0 6 -5 0 5 10 -10 15 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -15 -10 -5 -20 0 freq GHz freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -120 -100 -80 -60 -40 -20 -140 0 freq, GHz 1 2 3 4 5 0 6 -30 -20 -10 -40 0 freq, GHz

(79)

Medidas

Medidas

¾Medida del IIP3 y figura de ruido con v24 activado

z

Medidas realizadas en el LNA2

-30 -20 -10 0 10 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 Po ut (d Bm) Pin (dBm) Poutfund Poutint 0 1G 2G 3G 4G 5G 6G 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 NF (dB) X Axis Title Esquemático Typical case Worst case Medidas 0.771 × 0.848 mm2 0.771 × 0.848 mm2 Área -2.5 dBm -2.5 dBm IIP3 @2.4GHz 4.5 dB @1.8GHz 5 dB NF @2.4GHz 7.7 dB @1.8GHz 7 dB S21 @2.4GHz -20 dB @1.8GHz -20 dB S12 @2.4GHz -30dB @1.8GHz -35 dB S22 @1.4GHz -15dB @1.4GHz -12 dB S11 Medida v24 Medida v18 Parámetro

(80)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(81)

Conclusiones

Conclusiones

-30 dB -3 dB -2.358 dB -20 dB -2.5 dB -1.94 dB S22 min. -12 dB -14.2 dB -16.25 dB -14 dB -16 dB -16.25 dB S11 min. 4.5 dB 2.8 dB 1.52 dB 4 dB 2.5 dB 1.59 dB NF min. 7.7 dB 10.7 dB 20.32 dB 8.5 dB 14.7 dB 17.109 dB Ganancia Máx.(S21) LNA2 Medidas LNA2 Layout LNA2 Esquemático LNA1 Medidas LNA1 Layout LNA1 Esquemático

(82)

Conclusiones

Conclusiones

¾

Comparación con otros trabajos

0.72×0.73 16mA 3.3V 8 4.5 -14 8.5 Banda 900 MHz-6 GHz 0.35 µm SiGe LNA2 0.77×0.84 14mA 3.3V -2.5 -2.5 4 4 -12 -15 7 7.7 1.8 GHz 2.4 GHz 0.35 µm SiGe LNA1 0.4×0.34 20mA 1.8V 4.5 3 1.5 4.1 4.4 4.6 -17 -16 -15 26 20 18 900MHz 1.8 GHz 2.4 GHz 0.18 µm CMOS [ 35 ] * ----75mW 75mW -4.7 N/A 3.7 5.1 -14.8 -7.2 13.1 12.2 2.4 GHz 5.5 GHz 0.18 µm CMOS [ 34 ] Área mm2 Consumo IIP3 (dBm) NF (dB) S11 (dB) S21 (dB) Freq. (GHz) Tecnología Referencia

(83)

Conclusiones

Conclusiones

¾

Especificaciones obtenidas análogas a las obtenidas en

otros trabajos

¾

Adaptación de entrada buena en toda la banda a cubrir

¾

Resultados similares al comparar los diseños

(84)

Índice

Í

Í

ndice

ndice

¾ Introducción

¾ Objetivos

¾ Estudio de los principales estándares

para terminales móviles

¾ LNAs Multibanda

¾ Tecnología SiGe 0,35 µm de AMS

¾ Diseño a nivel de esquemático

¾ Diseño a nivel de layout

¾ Medidas

¾ Conclusiones

¾ Presupuesto

BLOQUE 1

BLOQUE 2

BLOQUE 3

(85)

Presupuesto

Presupuesto

33968,72 PRESUPUESTO TOTAL 1617,56 IGIC (5%) 32351,16 Subtotal 579,2 Otros costes 29900 Costes de recursos humanos

1182 Costes de fabricación

295,63 Costes de medida

288,12 Costes de equipos informáticos

106,21 Costes de herramientas software

Total(€) Costes

(86)

Dise

Dise

ñ

ñ

o de un LNA

o de un LNA

multibanda

multibanda

integrado

integrado

con carga

con carga

sintonizable

sintonizable

y adaptaci

y adaptaci

ó

ó

n de

n de

entrada de banda ancha

entrada de banda ancha

EUITT Sistemas Electrónicos

Tutor: Francisco Javier del Pino Suárez

Cotutor: Sunil Lalchand Khemchandani

Autor: Gustavo Alexis Pérez Ruiz

Fecha: Junio 2008

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...

Related subjects :