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2020/2021

Diseño de Circuitos y Sistemas Integrados Analógicos y Mixtos

Código: 102726 Créditos ECTS: 6
Titulación Tipo Curso Semestre
2500895 Ingeniería Electrónica de Telecomunicación OT 4 0
La metodología docente y la evaluación propuestas en la guía pueden experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.

Contacto

Nombre:
Francesc Serra Graells
Correo electrónico:
Francesc.Serra.Graells@uab.cat

Uso de idiomas

Lengua vehicular mayoritaria:
catalán (cat)
Algún grupo íntegramente en inglés:
No
Algún grupo íntegramente en catalán:
Algún grupo íntegramente en español:
No

Equipo docente

Francesc Serra Graells

Prerequisitos

Se recomienda tener conecimientos de:

  • Teoría de circuitos i electrónica
  • Dispositivos electrónicos
  • Diseño microelectrónico

Objetivos y contextualización

El objetivo de esta asignatura es doble:

  • Introducción a las técnicas de diseño de circuitos analógicos y mixtos en tecnologías CMOS.
  • Familiarización con la metodología y herramientas EDA de diseño de circuitos integrados full custom mediante el entorno libre APDK (http://www.cnm.es/~pserra/apdk).

Competencias

  • Actitud personal
  • Comunicación
  • Diseñar componentes y circuitos electrónicos en base a especificaciones.
  • Diseñar, analizar y proponer componentes, dispositivos, circuitos y sistemas de radiofrecuencia y microondas especializados para sistemas de telecomunicaciones.
  • Hábitos de pensamiento
  • Hábitos de trabajo personal
  • Trabajo en equipo

Resultados de aprendizaje

  1. Aportar soluciones a los problemas relacionados con la implementación práctica de componentes de comunicaciones, tales como interferencias, perdidas por radiación, generación de modos parásitos, tamaño, presencia de espurios, etc.
  2. Comunicar eficientemente de forma oral y/o escrita conocimientos, resultados y habilidades, tanto en entornos profesionales como ante públicos no expertos.
  3. Demostrar una visión global integrada de los principales retos y tendencias de diseño de sistemas integrados en función de la evolución tecnológica y sus aplicaciones.
  4. Desarrollar el pensamiento sistémico.
  5. Desarrollar la curiosidad y la creatividad.
  6. Diseñar circuitos y componentes de comunicaciones para aplicaciones específicas mediante herramientas de simulación profesionales.
  7. Diseñar circuitos y sistemas integrados analógicos y mixtos, definiendo las especificaciones en aras de la optimización del producto final y en función de su aplicación final.
  8. Generar propuestas innovadoras y competitivas en la actividad profesional.
  9. Gestionar la información incorporando de forma crítica las innovaciones del propio campo profesional, y analizar las tendencias de futuro.
  10. Mantener una actitud proactiva y dinámica respecto al desarrollo de la propia carrera profesional, el crecimiento personal y la formación continuada. Espíritu de superación.
  11. Tomar decisiones propias.
  12. Trabajar cooperativamente.
  13. Trabajar en entornos complejos o inciertos y con recursos limitados.

Contenido

Tema 1. Introducción al diseño de circuitos integrados analógicos
1.1. De la idea al chip
1.2. Diseño microelectrónico vs electrónico
1.3. Tecnologías CMOS
1.4. Modelado del transistor MOS
1.5. El amplificador operacional y sus figuras de mérito
1.6. Propuesta de trabajo de laboratorio: diseño de un amplificador operacional en tecnología CMOS 2.5um del CNM (CNM25)
 
Tema 2. Amplificadores operacionales de etapa única
2.1. El amplificador mono-transistor
2.2. Estructuras diferenciales
2.3. Realimentación en modo común
2.4. Amplificadores folded
2.5. Topologías cascode
2.6. Técnicas de mejora de la ganancia
 
Tema 3. Amplificadores operacionales multi-etapa
3.1. Topologías de dos etapas
3.2. Efecto Miller
3.3. Compensación en freqüència
3.4. Espacio de diseño
 
Seminario de introducción al APDK de CNM25 (http://www.cnm.es/~pserra/apdk)
 
Tema 4. Metodología de diseño full-custom analógico
4.1. Dimensionamento de los dispositivos
4.2. Simulación eléctrica de proceso y de mismatching
4.3. El arte del layout analógico
4.4. Verificación física
4.5. Extracción de parásitos
4.6. Técnicas DFM
 
Tema 5. Amplificadores operacionales de bajo consumo
5.1. Baja tención vs baja corriente
5.2. Operación subumbral
5.3. Etapas de salida Clase-AB
5.4. Topologñias rail-a-rail
5.5. Arquitecturas pseudo-diferenciales multi-etapa con inversores
 
Tema 6. Ejemplos de aplicación del amplificador operacional
6.1. Pre-amplificación
6.2. Amplificadores MOSFET-C para AGC
6.3. Filtros en tiempo continuo Gm-C
6.4. Filtros de capacidades commutadas
 
Tema 7. Integración de convertidores de datos
7.1. ADC vs DAC
7.2. Arquitecturas flash
7.3. Topologías SAR
7.4. Integradores
7.5. Moduladores Delta-Sigma
 

Metodología

  • Actividades dirigidas: clases magistrales, seminarios y sesiones de laboratorio
  • Actividades supervisadas: tutorías
  • Actividades autónomas: estudio, preparación de sesiones de laboratorio, redacción de informes y preparacón de presentaciones

Actividades

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Tipo: Dirigidas      
Clases magistrales 26 1,04 3, 4, 7
Seminarios de problemas 12 0,48 3, 4, 7
Sesiones de Laboratorio 12 0,48 3, 7, 11, 12, 13
Tipo: Supervisadas      
Tutorías 12 0,48 3, 4, 5, 7
Tipo: Autónomas      
Estudio 68 2,72 1, 3, 4, 5, 6, 7
Preparación de las sesiones de Laboratorio 8 0,32 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13

Evaluación

La evaluación continuada de la asignatura se basa en la siguiente ponderación:

  • Trabajo individual (50%)
  • Informe de prácticas de laboratorio (40%)
  • Entrega de soluciones a problemas propuestos (10%)

Las prácticas de laboratorio son obligatorias para superar la asignatura. Para poder aplicar esta evaluación continuada, las notas individuales han de ser superiores a 3/10. En caso contrario, se tendrá que superar la prueba de recuperación.

Si el alumno se presenta a la prueba de recuperación, ésta supondrá un 50% de la evaluación, junto con el informe de laboratorio (40%) y la entrega de probelmas (10%).

Se considerará como "No Evaluable" aquel alumno que no cumpla con los requisitios anteriores.

Toda modificación de este método de evaluación por circunstancias no previstas será comunicado de forma pertienente a los alumnos afectados.

Actividades de evaluación

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Entrega de problemas 10% 2 0,08 3, 4, 5, 7, 11
Informe de prácticas de laboratorio 40% 4 0,16 2, 3, 4, 6, 7, 11, 12, 13
Prueba de recuperación 50% 2 0,08 3, 4, 7, 11
Trabajo individual 50% 4 0,16 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12

Bibliografía

El material suministrado en las actividades dirigidas es autoexplicativo. Para aondar en la materia, se pueden consultar las siguientes fuentes bibliográficas:

  • 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