Università degli Studi di Perugia

Esame orale. Gli studenti possono discutere una tesina durante la prova orale. La tesina è tipicamente basata sulla progettazione di circuiti elettronici RF mediante CAD (ADS, Cadence).

Dati non disponibili al docente.

Date d'esame provvisorie: 1) Martedì 14 Gennaio 2014; 2) Martedì 11 Febbraio 2014; 3) Martedì 3 Giugno 2014; 4) Martedì 24 Giugno 2014; 5) Martedì 26 Agosto 2014; 6) Martedì 9 Settembre 2014.

Nessuna.

Transistor e componenti passivi per microonde integrati su silicio. Modello a piccolo segnale; capacità interne; effetti di package. Matrice ammettenza (calcolo). Frequenza di transizione (fT) e sua dipendenza dalla polarizzazione. Ammettenza d'ingresso e d'uscita. Adattamento coniugato simultaneo. Stabilità, caso dell'amplificatore a carico risonante. Circonferenze di stabilità e criterio di stabilità. Potenze e guadagni di potenza (definizioni), circonferenze a guadagno costante. Massima frequenza d'oscillazione (fmax) e sua dipendenza dalla polarizzazione. Criterio dell'invarianza di fT e fmax rispetto alla tecnologia per una fissata densità di corrente (current-density invariance - Voinigescu). Componenti passivi per RF. Induttori integrati e modelli circuitali; fattore di merito; elementi parassiti. Trasformatori integrati e modelli circuitali; fattore di accoppiamento. Linee di trasmissione su silicio. Resistori e condensatori integrati: dimensionamento. Cifra di rumore di un transistore RF. Modello di rumore di un BJT e modifica al circuito equivalente in regime di piccolo segnale. Cifra di rumore. Formula per il calcolo della cifra di rumore di un sistema. Cifra di rumore minima e impedenza di sorgente ottima. Circonferenze a cifra di rumore costante. Amplificatori di segnale. Spostamenti sulla carta di Smith. Reti di adattamento a L e a pi-greco (costanti concentrate). Richiami sulle reti di adattamento a costanti distribuite. Amplificatori a basso rumore (LNA). Tecnica del noise matching e degenerazione induttiva di emettitore. Progettazione di LNA in configurazione cascode. Amplificatori a larga banda (gain-block). Tecnica del feedback resistivo. Progettazione di gain-block con HBT in configurazione darlington. Amplificatori di potenza (PA). Sistemi non lineari. Introduzione alla serie di potenze e alla serie di Volterra. Richiami su: punto di compressione a 1dB, intermodulazione del terzo ordine, IIP3, stima di IM3 nota IIP3 e Pin, dinamica libera da spurie (SFDR). Amplificatori in classe A, in classe AB e in classe B; terminazioni armoniche; dynamic load-line. Scelta del punto di riposo e dimensionamento del transistore. Metodo di Cripps ed effetto delle capacità interne. Load-pull e stima dell'impedenza d'uscita ottima. Oscillatori. Criteri di innesco delle oscillazioni; saturazione e stabilizzazione dell'ampiezza. Oscillatori a tre punti, configurazioni base; analisi topologica. Analisi dell'oscillatore di Colpitts. Oscillatori controllati in tensione (VCO); varactor; legge di tuning. Oscillatori differenziali. Il rumore negli oscillatori. Il rumore 1/f. Il rumore di fase e la formula di Leeson. Mixer e detector. Mixer doppiamente bilanciati a cella di Gilbert. Mixer a diodi semplicemente e doppiamente bilanciati. Progettazione dei mixer a cella di Gilbert in tecnologia bipolare e CMOS. Cifra di rumore di un mixer. Detector a legge quadratica. Responsività e adattamento in ingresso.

L'insegnamento tratta dei principali circuiti attivi a microonde, in tecnologie CMOS e SiGe BiCMOS avanzate. Verranno descritti: i transistori a microonde, gli amplificatori a basso rumore e di potenza, gli oscillatori e i mixer. Saranno proposti: modelli teorici, equazioni di base, metodi di progetto ed esempi al CAD.

Lezioni frontali (teoria e metodi di progetto), lezioni frontali a carattere seminariale (software CAD - Agilent ADS), esercitazioni al laboratorio di misure (analizzatore di spettro).

[1] T.H. Lee, “The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits,” Cambridge University Press, ISBN 0-521-63922-0

[2] R. Caverly, CMOS RFIC Design Principles, Artech Hous, Inc., ISBN-13: 978-1-59693-132-9, 2007.
[3] J. Rogers, C. Plett, Radio Frequency Integrated Circuits Design, Artech Hous, Inc., ISBN 1-58053-502-x, 2003.

Conoscere le tecnologie al silicio più avanzate e saperle applicare alla progettazione di circuiti in alta frequenza.
Saper analizzare e progettare i principali building-block attivi a microonde.
Saper utilizzare un CAD di simulazione RF (EDA software).

Inizio lezioni 23/9/2013, termine lezioni 21/12/2013.

Il calendario delle attività didattiche (pianificazione giornaliera delle lezioni) può essere scaricato dalla pagina web dell'insegnamento (http://www.ing-inf.unipg.it/).

Ricevimento degli studenti presso lo studio del docente (Dipartimento d'Ingegneria Elettronica e dell'Informazione). Orario: Lunedì ore 9-13; Martedì ore 9-13.

Raccomandata.

Facoltà d'Ingegneria, via G. Duranti 93, Perugia. Aula 9 (lunedì), aula 11 (martedì), aula 6 (mercoledì).

Nessuna.