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•Conocer las propiedades de sus configuraciones (FC, DC y CC)
•Conocer las ventajas y desventajas de sus polarizaciones
¿Qué debo interpretar de las especificaciones de diseño?
•Como debemos tomar la señal de entrada (por tensión o por corriente)
•Como debemos entregar la señal de salida (por tensión o por corriente)
•Como debe ser la proporción entre las mismas (ganancia)
· Conocer las propiedades de sus configuraciones (FC, DC y CC)
Un transistor en Fuente/ Emisor Común: (FC)
- Ganancias altas de tensión y corriente
- Impedancia de entrada moderada-alta
- Impedancia de salida alta
Es la configuración más usada para dar alta ganancia
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- Ganancia de corriente alta
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Se usa como adaptador de impedancias.
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Este capítulo describe métodos para resolver circuitos eléctricos, incluyendo análisis de circuitos resistivos puros usando leyes de Kirchhoff, métodos de mallas y nudos, y transformaciones delta-estrella para simplificar circuitos. También introduce el concepto de redes equivalentes y funciones de red.
Presentación del Trabajo Fin de Grado de Guillermo Ojeda, titulado Diseño de un Amplificador Integrado en configuración Doherty en tecnología GaN. Defendido el mes de julio de 2017 con mención en matrícula de honor.
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Desarrollo de una herramienta web para el cálculo de bobinas integradas
1. Desarrollo de una herramienta
Web para el cálculo de bobinas
integradas
Autor: Zulima Fernández Gutiérrez
Tutores: Dr. D. Javier del Pino Suárez
Dr. D. Roberto Díaz Ortega
2. Índice
• Introducción
• Inductores integrados
• Modelo paramétrico
• Tecnología UMC 0.18 μm
• El formato CIF
• Entorno de desarrollo XAMPP
• Herramienta SW
• Conclusiones y líneas futuras
• Presupuesto
3. Introducción
• Desarrollo para las comunicaciones
inalámbricas
• Terminales de acceso pequeños, baratos,
de bajo consumo de potencia y de
producción masiva
• Circuitos híbridos circuitos integrados
monolíticos
4. Introducción
• Mejora no tan evidente en dispositivos
pasivos como activos
• Inductores, elemento crítico en circuitos
RF
• Elementos fundamentales en rx RF
• Adaptación de impedancias
• Implementación de tanques LC en osciladores
• Polarización de txt en LNA
5. Introducción
• Empresas ofrecen una librería de
inductores ya definidos
• Modelo circuital escalable, conjunto de
componentes discretos, en lugar de
librería
• Objetivo: desarrollar una herramienta para
el cálculo de inductores integrados
6. Introducción
• Antecedente: sw I-MODEL
- Desarrollado en MATLAB y basado en modelo
paramétrico
- Cálculos:
- Elementos del circuito equivalente
- Geometría de la bobina con mayor Q
- Inconveniente: instalación previa de MATLAB
7. Introducción
• Objetivo: aplicación basada en la Web 2.0
• Ventajas:
– Compatibilidad multiplataforma
– Inmediatez de acceso
– Menores requisitos de memoria
– Portables, independientes del dispositivo
8. Introducción
• Tarea adicional:
– Generar el trazado físico de una bobina,
eligiendo nº lados y dirección de rotación
layout
• Objetivo final:
Integrar funciones del I-MODEL + generador de
layouts, implementado todo ello en lenguaje
PHP y accesible desde una página Web
9. Índice
• Introducción
• Inductores integrados
• Modelo paramétrico
• Tecnología UMC 0.18 μm
• El formato CIF
• Entorno de desarrollo XAMPP
• Herramienta SW
• Conclusiones y líneas futuras
• Presupuesto
10. Inductores integrados
• Componente pasivo, almacena energía
en forma de campo magnético
• Inductancia y el factor de calidad
Energía _ almacenada
Q = 2Π ⋅
Energía _ disipada
11. Inductores integrados
• Factor de calidad
Energía _ de _ pico _ magnética − Energía _ de _ pico _ eléctrica
Q = 2Π ⋅
Energía _ disipada _ en _ un _ ciclo
– En la práctica: Im(Y11 )
Q=−
Re(Y11 )
17. Inductores integrados
• Pérdidas en las pistas
– Efecto pelicular (skin efect)
• f redistribución de
la corriente δ
•Concentración en los bordes
•Aumento de la resistencia
•Despreciado para metales
finos
18. Inductores integrados
• Corrientes de torbellino (eddy currents)
Bprincipal
I
Itorbellino
Distribución I en el interior
Pistas Resistencia
f interiores
no uniforme
de la corriente
I en el exterior serie
19. Inductores integrados
• Pérdidas en el sustrato
– f Corrientes de torbellino
B (t)
• -I
⊗ I
Ó x id o
⊗
⊗
• •
Is u s - Is u s
Si
20. Índice
• Introducción
• Inductores integrados
• Modelo paramétrico
• Tecnología UMC 0.18 μm
• El formato CIF
• Entorno de desarrollo XAMPP
• Herramienta SW
• Conclusiones y líneas futuras
• Presupuesto
21. Modelo paramétrico
• Basado en modelo clásico de circuito equivalente
• Ecuación para cada elemento unitario
24. Modelo paramétrico
• Capacidad paralela
nu ×w2
CPU = ×ε
toxM 5− M 6
nu ×w2 ×s + lt × m ×toxM 5− M 6
t
CP = ×ε
toxM 5− M 6 ×s
lt × m
t
CPT = ×ε
s
25. Modelo paramétrico
• Rama del sustrato
ε
Cox = w × ×
l
tox
A
Csub = ε 0 × r ×
ε
t
t
Rsub = ρ sub ×
A
26. Modelo paramétrico
• Ecuaciones implementadas en un único
algoritmo desarrollado en PHP y recogido
en:
– calculo_parametros_1f.php
– calculo_parametros.php
– calculo_parametros_barrido.php RF
27. Modelo paramétrico
• Cálculo la inductancia y factor Q
1
1 Y11 = Y11 +
Y11 = + jw f C p 1 1
Rs + jw f Ls +
jw f C ox1 1
jw f C sub1 +
R sub1
Im(Y11 ) −1
Q=− Lext =
Re(Y11 ) Im(Y11 ) ⋅ w f
28. Modelo paramétrico
• Modelo redefinido para uso de 2 metales
en pararelo
– Aumento de sección efectiva de metal,
disminuye la resistencia, mejora Q
– Asume nuevas distancias y parámetros
– Implementado en:
• calculo_parametros_1f.php
• calculo_parametros.php
• calculo_parametros_barrido.php RF
29. Modelo paramétrico
• Determinar geometría que maximiza el
factor de calidad Q Buscador
_Maximo_Q.php
1- Fijar inductancia, tolerancia, frecuencia y
número de metales
2- Búsqueda de combinaciones w, n y r
3- Llamada a calculo_parametros_1f matriz
de parámetros
4- Búsqueda máximo factor Q calculado
30. Modelo paramétrico
• calculo_parametros.php Obtener
elementos unitarios, L y Q a partir de
valores geométricos y frecuencia
• calculo_parametros_barrido.php
gráficas de L y Q en RF para una
geometría dada
31. Índice
• Introducción
• Inductores integrados
• Modelo paramétrico
• Tecnología UMC 0.18 μm
• El formato CIF
• Entorno de desarrollo XAMPP
• Herramienta SW
• Conclusiones y líneas futuras
• Presupuesto
32. Tecnología UMC 0.18 μm
• Modelo para señal mixta/RFCMOS
• Herramienta abierta a otras tecnologías
36. Índice
• Introducción
• Inductores integrados
• Modelo paramétrico
• Tecnología UMC 0.18 μm
• El formato CIF
• Entorno de desarrollo XAMPP
• Herramienta SW
• Conclusiones y líneas futuras
• Presupuesto
37. El formato CIF
• Formato CIF
– Conjunto de primitivas gráficas
– Base del sistema de coordenadas: 100 u/micra
– Declaraciones geométricas:
• LAYER (L)
• WIRE (W)
• ROUNDFLASH (R)
• CALL (C)
– Declaraciones de control
• DS
• DF
• END (E)
38. El formato CIF
• Ejemplo del contenido de un archivo
DS 1 1 1;
L MET6; W 1000 0,6625 5055,6625 8133,-2848 -196,-8900
-8795,-2652 -5407,7775 5891,7775 9485,-3288 -196,-10321 -10147,
-3091 -6243,8925 6726,8925 10837,-3727 0,-11601;
L M6_M5; R 1000 0,6625;
L MET5; W 1000 0,6625 0,10425;
DF;
C 1;
E
55. Índice
• Introducción
• Inductores integrados
• Modelo paramétrico
• Tecnología UMC 0.18 μm
• El formato CIF
• Entorno de desarrollo XAMPP
• Herramienta SW
• Conclusiones y líneas futuras
• Presupuesto
56. Conclusiones
• Herramienta desarrollada:
– Dibuja inductancias sin preocuparse de
medidas físicas :
• Dimensiones y modelo equivalente del inductor óptimo
• Modelo equivalente para una geometría dada
• Trazado de la bobina layout
• Gráficas L y Q en RF
58. Líneas futuras
• Layout usando las dos capas superiores
en paralelo
• Cálculo de inductores multicapa
• Estudio de estructuras alternativas
• Estudio de otros modelos equivalentes
• Generación de librerías basadas en
simulación para UMC 0.18 μm u otras
tecnologías.
59. Índice
• Introducción
• Inductores integrados
• Modelo paramétrico
• Tecnología UMC 0.18 μm
• El formato CIF
• Entorno de desarrollo XAMPP
• Herramienta SW
• Conclusiones y líneas futuras
• Presupuesto
60. Presupuesto
Descripción Gastos (€)
Costes de recursos humanos 43130.88
Costes de software y hardware 514,02
Otros costes 161
PRESUPUESTO FINAL 43805,9
TOTAL (I.G.I.C 5%) 45996,20
61. Desarrollo de una herramienta
Web para el cálculo de bobinas
integradas
Autor: Zulima Fernández Gutiérrez
Tutores: Dr. D. Javier del Pino Suárez
Dr. D. Roberto Díaz Ortega
IMODEL 2.0