Logo UAB
2020/2021

Disseny de Circuits i Sistemes Integrats Analògics i Mixtos

Codi: 102726 Crèdits: 6
Titulació Tipus Curs Semestre
2500895 Enginyeria Electrònica de Telecomunicació OT 4 0
La metodologia docent i l'avaluació proposades a la guia poden experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.

Professor/a de contacte

Nom:
Francesc Serra Graells
Correu electrònic:
Francesc.Serra.Graells@uab.cat

Utilització d'idiomes a l'assignatura

Llengua vehicular majoritària:
català (cat)
Grup íntegre en anglès:
No
Grup íntegre en català:
Sí
Grup íntegre en espanyol:
No

Equip docent

Francesc Serra Graells

Prerequisits

És recomanable tenir coneixements de:

  • Teoria de circuits i electrònica
  • Dispositius electrònics
  • Disseny microelectrònic

 

Objectius

L'objectiu global d'aquesta assignatura és doble: 

  • Introducció a les tècniques de disseny de circuits analògics i mixtos en tecnologies CMOS.

  • Familiarització amb la metodologia i eines EDA de disseny de circuits integrats full-custom mitjançant l'entorn lliure APDK (http://www.cnm.es/~pserra/apdk)

Competències

  • Actitud personal
  • Comunicació
  • Dissenyar components i circuits electrònics en base a especificacions
  • Dissenyar, analitzar i proposar components, dispositius, circuits i sistemes de radiofreqüència i microones especialitzats per a sistemes de telecomunicacions
  • Hàbits de pensament
  • Hàbits de treball personal
  • Treball en equip

Resultats d'aprenentatge

  1. Aportar solucions als problemes relacionats amb la implementació pràctica de components de comunicacions, tals com a interferències, perdudes per radiació, generació de maneres paràsites, grandària, presència d'espuris, etc.
  2. Comunicar eficientment, oralment i per escrit, coneixements, resultats i habilitats, tant en entorns professionals com davant de públics no experts.
  3. Demostrar una visió global integrada dels principals reptes i tendències de disseny de sistemes integrats en funció de l'evolució tecnològica i les seves aplicacions.
  4. Desenvolupar el pensament sistèmic.
  5. Desenvolupar la curiositat i la creativitat.
  6. Dissenyar circuits i components de comunicacions per a aplicacions específiques mitjançant eines de simulació professionals.
  7. Dissenyar circuits i sistemes integrats analògics i mixts, definint les especificacions en honor de l'optimització del producte final i en funció de la seva aplicació final.
  8. Generar propostes innovadores i competitives en l'activitat professional.
  9. Gestionar la informació incorporant de manera crítica les innovacions del propi camp professional, i analitzar les tendències de futur.
  10. Mantenir una actitud proactiva i dinàmica respecte al desenvolupament de la pròpia carrera professional, el creixement personal i la formació continuada. Tenir esperit de superació.
  11. Prendre decisions pròpies.
  12. Treballar cooperativament.
  13. Treballar en entorns complexos o incerts i amb recursos limitats.

Continguts

Tema 1. Introducció al disseny de circuits integrats analògics
1.1. De la idea al xip
1.2. Disseny microelectrònic vs electrònic
1.3. Tecnologies CMOS
1.4. Modelat del transistor MOS
1.5. L'amplificador operacional i les seves figures de mèrit
1.6. Proposta de treball de laboratori: disseny d'un amplificador operacional en tecnologia CMOS 2.5um del CNM (CNM25)

Tema 2. Amplificadors operacionals d'etapa única
2.1. L'amplificador mono-transistor
2.2. Estructures diferencials
2.3. Realimentació en mode comú
2.4. Amplificadors folded
2.5. Topologies cascode
2.6. Tècniques de millora del guany

Tema 3. Amplificadors operacionals multi-etapa
3.1. Topologies de dues etapes
3.2. Efecte Miller
3.3. Compensació en freqüència
3.4. Espai de disseny

Seminari d'introducció a l’APDK de CNM25 (http://www.cnm.es/~pserra/apdk)

Tema 4. Metodologia de disseny full-custom analògic
4.1. Dimensionament dels dispositius
4.2. Simulació elèctrica de procés i de desaparellament
4.3. L'art del layout analògic
4.4. Verificació física
4.5. Extracció de paràsits
4.6. Tècniques DFM

Tema 5. Amplificadors operacionals de baix consum
5.1. Baixa tensió vs baix corrent
5.2. Operació subllindar
5.3. Etapes de sortida Classe-AB
5.4. Topologies rail-a-rail
5.5. Arquitectures pseudo-diferencials multi-etapa amb inversors

Tema 6. Exemples d'aplicació de l'amplificador operacional
6.1. Pre-amplificació
6.2. Amplificadors MOSFET-C per AGC
6.3. Filtres en temps continu Gm-C
6.4. Filtres de capacitats commutades

Tema 7. Integració de convertidors de dades
7.1. ADC vs DAC
7.2. Arquitectures flash
7.3. Topologies SAR
7.4. Integradors
7.5. Moduladors Delta-Sigma

Metodologia

  • Activitats dirigides: classes magistrals, seminaris i sessions de laboratori
  • Activitats supervisades: tutories
  • Activitats autònomes: estudi, preparació de sessions de laboratori, redacció d'informes i preparació de presentacions

Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes magistrals 26 1,04 3, 4, 7
Seminaris de problemes 12 0,48 3, 4, 7
Sessions de laboratori 12 0,48 3, 7, 11, 12, 13
Tipus: Supervisades      
Tutories 12 0,48 3, 4, 5, 7
Tipus: Autònomes      
Estudi 68 2,72 1, 3, 4, 5, 6, 7
Preparació de les sessions de Laboratori 8 0,32 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13

Avaluació

L'avaluació continuada de l'assignatura es basa en la següent ponderació:

  • Treball individual (50%)
  • Informe de pràctiques de laboratori (40%)
  • Entrega de solucions a problemes proposats (10%)

Les pràctiques de laboratori són obligatòries per superar l'assignatura. Per poder aplicar aquesta avaluació continuada, les notes individuals han de ser superiors a 3/10. En cas contrari, s'haurà de superar la prova de recuperació.

Si l'alumne es presenta a la prova de recuperació, aquesta suposarà el 50% de l'avaluació, junt amb l'informe de laboratori (40%) i l'entrega de problemes (10%).

Es considerarà com a "No Avaluable" aquell alumne que no s'hagi presentat ni hagi fet lliurament de cap dels punts anteriors.

Tota modificació d'aquest mètode d'avaluació per circumstàncies no previstes serà comunicada de forma adient als alumnes afectats. 

Activitats d'avaluació

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Entrega de problemes 10% 2 0,08 3, 4, 5, 7, 11
Informe de pràctiques de laboratori 40% 4 0,16 2, 3, 4, 6, 7, 11, 12, 13
Prova de recuperació 50% 2 0,08 3, 4, 7, 11
Treball individual 50% 4 0,16 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12

Bibliografia

El material donat a les activitats dirigides és auto-explicatiu. Per aprofundir en la matèria, es poden consultar les següents fonts bibliogràfiques:

  • P. E. Allen and D. R. Holberg, CMOS Analog Circuit Design, Oxford University Press, http://www.aicdesign.org
  • B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill Education
  • F. Maloberti, Analog Design for CMOS VLSI Systems, Kluwer Academic Publishers
  • T. Tuma and A. Burmen, Circuit Simulation with SPICE OPUS: Theory and Practice, Modeling and Simulation Science, Engineering andTechnology, Birkhäuser Boston
  • A. Hastings, The Art of Analog Layout, Pearson Prentice Hall