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Régulateur de tension CMOS à faible consommation de courant et bas voltage pour amplificateurs RF intégrés

Ayissi Eyebe, Guy François Valery (2012). Régulateur de tension CMOS à faible consommation de courant et bas voltage pour amplificateurs RF intégrés. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les régulateurs de tension CMOS destinés aux amplificateurs de type RFIC GaAs HBT doivent fonctionner dans des conditions particulières. Avec une faible consommation de courant et une basse tension d’alimentation, ils doivent être capables de fournir de forts courants aux amplificateurs, tout en restant insensibles aux perturbations RF. La structure "Recycled Folded-Cascode" (RFC) permet un fonctionnement à basse tension avec de bonnes performances AC, mais certaines améliorations ont été nécessaires pour qu’elle réponde à cette problématique. Alimentée à 1.8V, son courant de polarisation a été ramené de 800 μA à 135 μA, et l’ajout d’un buffer a été nécessaire pour qu’elle puisse fournir un courant de 20 mA. La structure RFC ainsi améliorée a été utilisée dans une configuration de rétraction pour réguler à 1.4V, la tension d’entrée appliquée à une charge émulant le comportement d'un transistor GaAs HBT. Les effets néfastes de l’infiltration RF à travers une inductance d’isolation séparant ces deux circuits ont été étudiés (infiltration RF dans les circuits de polarisation). La technique de désensibilisation proposée permet de réduire l’inductance d’isolation à 6 nH, ce qui favorise l’intégration sur puce. Elle permet également de réduire la chute de tension de sortie par 100 mV avec un courant de 20 mA dans la charge, afin de retrouver une régulation à 97%. La méthodologie employée tient compte d’un signal RF de 1.88 GHz, avec une puissance disponible de 20 dBm.

Ce mémoire comporte aussi un volet pédagogique, présentant un outil simple et facilement accessible, afin d’améliorer la formation d’élèves ingénieurs dans un cheminement en électronique analogique.

Résumé traduit

CMOS voltage regulators intented for GaAs HBT RFIC power amplifiers must operate under specific conditions. With low current consumption and low supply voltage, they must be able to provide high currents to these amplifiers, while remaining insensitive to RF perturbations. The « Recycled Folded-Cascode » structure allows low voltage operation and exhibit good AC performance. However, some improvements have been made so that it can adress this problem. Powered at 1.8 V, the bias current was reduced from 800 μA to 135 μA, and the addition of a buffer was required to increase the current capability up to 20 mA. The RFC structure thus improved was used in a feedback configuration, to regulate the voltage applied to a load emulating GaAs HBT transistor behavior at 1.4V. The adverse effects of RF infiltration through the isolation inductor separating these two circuits were studied (RF leakage in the bias circuits). The proposed desensitization technique reduces the isolation inductor to 6 nH, which favours integration on chip. It also reduces the fall in output voltage by 100 mV while the regulator provides 20 mA to the load, so that it achieves 97% voltage regulation. The methodology used takes into account an RF signal of 1.88 GHz, with an available power of 20 dBm.

This thesis also includes an educational component, in the form of a simple and easily accessible educational tool, in order to improve the training of engineering students in analog electronics.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'école de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique". Bibliogr. : f. [222]-228.
Mots-clés libres: Amplificateurs. Régulateurs de tension. MOS complémentaires. Bas, Consommation, Désensibilisation, Faible, Intégré, RF, RFC, RFIC, Voltage, CMOS
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Constantin, Nicolas
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Nerguizian, Vahé
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 07 juin 2012 18:25
Dernière modification: 02 mars 2017 20:25
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1001

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