Proyecto Fin de Carrera del Alumno Néstor Barrera Aberlainz de la ETSIT de la ULPGC

1. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE
INGENIEROS DE TELECOMUNICACIONES
AUTOR: NÉSTOR BARRERA ARBELAIZ
TUTORES: FRANCISCO JAVIER DEL PINO SUAREZ
SUNIL LALCHAND KHEMCHANDANI JUNIO 2008

2. INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS
BLOQUE 1
TECNOLOGÍA S35D4
TEORÍA DE MEZCLADORES
DISEÑO A NIVEL ESQUEMÁTICO
BLOQUE 2 DISEÑO A NIVEL LAYOUT
MEDIDAS DEL MEZCLADOR
CONCLUSIONES
BLOQUE 3
PRESUPUESTO

4. INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

5. DVB-H (Digital Video Broadcasting–Handheld)
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
DVB-H es una adaptación del estándar DVB-T
TECNOLOGÍA
S35D4
a las exigencias de los terminales móviles
TEORÍA DE
 Baterías  Optimizar consumo de energía
MEZCLADORES  Antenas pequeñas  Mejorar la recepción
DISEÑO DEL
 Resolución  Adaptar la calidad de la señal
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
Estándar exige otras características del
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
receptor DVB-H
 Emisor – señal – Receptor: Apagado total o parcial
CONCLUSIONES
 Receptor en movimiento  Cambiar emisor
PRESUPUESTO  Integración  Escalabilidad y flexibilidad
 Cobertura mundial

6. Banda de trabajo UHF: 470 – 862 MHz
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4 Tx RF
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL Rx RF
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL E ta p a R F
E ta p a IF
M e zc la d o r
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
D E M O D UL A D O R
C A B E ZA L R F A DC
D IG IT A L
PRESUPUESTO
S in te tiza d o r

8. Objetivo:
INTRODUCCIÓN desarrollo de un mezclador en tecnología SiGe 0.35 µm
OBJETIVO
para un receptor basado en el estándar DVB-H
TECNOLOGÍA
S35D4  Se engloba dentro de otro proyecto de mayor
TEORÍA DE
envergadura desarrollado por el IUMA: RECITAL
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
Características del mezclador
ESQUEMÁTICO
 Banda de frecuencia: 470 – 862MHz
DISEÑO DEL  Ancho de banda de canal: 8MHz
LAYOUT
 Frecuencias de LO: 470 – 862MHz
MEDIDAS DEL  Ganancia: 12 DB
MEZCLADOR
 IIP3: 8 DBM
CONCLUSIONES  Figura de ruido (NF): 13 DB
 Tensión de alimentación: 3.3 V
PRESUPUESTO
 Optimizar área
 Optimizar potencia

10. INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
Tecnología
TECNOLOGÍA  4 niveles metal
S35D4
TEORÍA DE Activos
MEZCLADORES
 Bipolares
DISEÑO DEL  MOSFET
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL Pasivos
LAYOUT
 Resistencias
MEDIDAS DEL  Bobinas
MEZCLADOR
 Condensadores
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

11. Resistencia Condensador Bobina
INTRODUCCIÓN Metal 1
A
OBJETIVO d Aislante
Metal 2
TECNOLOGÍA
S35D4
Layout:
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

12. MOSFET Bipolar (HBT)
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
Layout:
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

14. Función:
INTRODUCCIÓN Sumar (Up-conv) o restar (Down-conv) a la banda de
OBJETIVO
frecuencias de la señal de entrada Vrf un valor de frecuencia
constante Vlo para obtener una señal centrada en la frecuencia
TECNOLOGÍA
S35D4 intermedia If sin modificar las características de la señal
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
Vif Vlo Vrf
DISEÑO DEL
LAYOUT
Vrf Vif 30K 70K 100K
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES Vlo
F
PRESUPUESTO

15. F. bajo
INTRODUCCIÓN AMP I
OBJETIVO
Sintetizador de
TECNOLOGÍA LNA 90º
S35D4 oscilador local
TEORÍA DE
F. banda
MEZCLADORES
AMP Q
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT  Antena recibe la señal
 Filtro banda de interés
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR  Amplificación LNA
 Mezcla a la misma frec
CONCLUSIONES
 Frecuencia IF nula
PRESUPUESTO  Amplificación y filtro
F paso bajo
 Conversor A/D

16. Ganancia de conversión:
INTRODUCCIÓN Determina la relación entre amplitudes de la señal de salida y la
OBJETIVO
de entrada
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
Vrf Vif
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO
Vlo

17. Ruido:
INTRODUCCIÓN Cualquier interferencia aleatoria no relacionada con la señal de
OBJETIVO
interés
TECNOLOGÍA
S35D4
Pni Pno
TEORÍA DE
G
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
Vrf Vif
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO
Vlo

18. Sistema lineal
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
w1 w2 w1 w2
MEZCLADORES 2w1-w2 2w2-w1
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
Sistema no lineal
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO
w1 w2 w1 w2
2w1-w2 2w2-w1

19. IP3:
INTRODUCCIÓN Determina la degradación de la señal debido a los productos de
OBJETIVO
intermodulación
TECNOLOGÍA
S35D4
IP3
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

20. Rango dinámico:
INTRODUCCIÓN Diferencia entre los valores mínimo y máximo de señal que se
OBJETIVO
pueden aplicar al sistema.
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
Aislamiento:
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
Representa la cantidad de
fuga o paso de señal entre los Vrf Vif
DISEÑO DEL
LAYOUT distintos puertos
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
Vlo
PRESUPUESTO

22. Diseño del esquemático
 Diseño en ADS. Librerías Primlib
INTRODUCCIÓN  Receptor ZERO – IF
 Mezclador activo doblemente
OBJETIVO
balanceado: Célula de Gilbert
TECNOLOGÍA
S35D4
Dos mezcladores
TEORÍA DE  Asimétrico – Diferencial
MEZCLADORES
 Diferencial – Diferencial
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT Célula de Gilbert
 Estructura diferencial
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR  Buen aislamiento RF – LO
 Alta ganancia de conversión
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

23. RC1 RC2
INTRODUCCIÓN VDD
salida al buffer salida al buffer
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
RLO1 RLO2 RLO3 VLO
TEORÍA DE
MEZCLADORES
LO_port C1 L1
QLO1 QLO2 QLO3 QLO4
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT RRF1 RRF2 VRF
MEDIDAS DEL L2
RF_port C2
MEZCLADOR QRF1 QRF2
CONCLUSIONES IEE
PRESUPUESTO

24. Tras múltiples simulaciones de circuitos basados en la célula
de Gilbert se modifica el objetivo:
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
 Conseguir un diseño medible
 Tener libertad a la hora de medir el circuito
TECNOLOGÍA
S35D4
 Mantener los valores especificados
 Ganancia: 12 DB
TEORÍA DE  IIP3: 8 DBM
MEZCLADORES
 Figura de ruido (NF): 13 DB
DISEÑO DEL
 Banda de frecuencias: 470 – 862MHz
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL Ganancia Ruido
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
Área ¡COMPROMISO! L inealidad
CONCLUSIONES
Aislamiento Potencia
PRESUPUESTO

25. INTRODUCCIÓN VREF
Vref VDD
Vdd
OBJETIVO RC1 RC2 If+
TECNOLOGÍA
Vlo QBUFF1 IF_port +
S35D4 RDEG
RBIAS VLO
QBUFF2
RDEG
TEORÍA DE CDEG
MEZCLADORES RLO1 RLO2 RLO3
Vbuff
CDEG
IF_port -
DISEÑO DEL
Lo+ LO_port +
QLO1 QLO2 QLO3 QLO4
VBUFF If-
ESQUEMÁTICO
LO_port -
Lo- QBUFF3 QBUFF4
DISEÑO DEL
LAYOUT
R1 R2
QREF R2
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR QRF2
Rf RF_port
QRF1
C1 C2
CONCLUSIONES
RRF1
PRESUPUESTO
GND
gnd

26. INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
R=200 
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
C = 3 0 0 fF
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

27. VDD
INTRODUCCIÓN
RBIAS
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
m7 m6
TEORÍA DE R1 R2 freq=666.0MHz freq=666.0MHz
QREF
MEZCLADORES R2 S(1,1)=0.144 / -70.867 vswr_rf1=1.337
impedance = Z0 * (1.057 - j0.295)
Eqn
QRF2
vswr_rf1=vswr(S(1,1))
QRF1
DISEÑO DEL
RF_port 2.0
ESQUEMÁTICO C1 C2
1.6 m6
vswr_rf1
DISEÑO DEL 1.2
S(1,1)
RRF1 m7
LAYOUT
0.8
0.4
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR 0.0
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
CONCLUSIONES freq (0.0000Hz to 1.000GHz) freq, GHz
PRESUPUESTO

28. INTRODUCCIÓN
VLO
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
RLO1 RLO2 RLO3
S35D4 m3 m1
freq=830.0MHz freq=662.0MHz
S(3,3)=0.021 / -113.631 vswr_lo1=1.036
TEORÍA DE impedance = Z0 * (0.982 - j0.038)
MEZCLADORES
LO_port + Eqn vswr_lo1=vswr(S(3,3))
QLO1 QLO2 QLO3 QLO4
1.06
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO m1
S(3,3) LO_port - m3 1.04
vswr_lo1
DISEÑO DEL 1.02
LAYOUT
1.00
MEDIDAS DEL 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
PAD (0.0000Hz to 1.000GHz)
MEZCLADOR freq freq, GHz
DC-Blocks LO_port +
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO LO_port -
S21=dbpolar(-3,0)
S31=dbpolar(-3,180)
PAD

29. VDD
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4 QBUFF1 IF_port +
m5 m1
freq=6.000MHz freq=4.000MHz
TEORÍA DE
S(5,5)=0.011 / 174.771 vswr_if1=1.021
QBUFF2
impedance = Z0 * (0.979 + j0.002)
MEZCLADORES
DISEÑO DEL Eqn vswr_if1=vswr(S(5,5))
IF_port -
ESQUEMÁTICO
RBUFF
1.10
m5 1.08
S(5,5)
DISEÑO DEL
vswr_if1
LAYOUT 1.06
1.04 m1
1.02
MEDIDAS DEL
QBUFFR QBUFF3 QBUFF4 1.00
MEZCLADOR
0 2 4 6 8 10
freq, MHz
CONCLUSIONES
freq (0.0000Hz to 1.000GHz)
PRESUPUESTO

30. INTRODUCCIÓN  En función de la potencia del oscilador local
 En función de la corriente de polarización
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE Ganancia de conversión vs Potencia LO Ganancia de conversion vs Rbias
MEZCLADORES 13 20
12 10
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO 11
0
Ganancia (dB)
Ganancia (dB)
10
-10
DISEÑO DEL 9
LAYOUT -20
8
-30
MEDIDAS DEL 7
MEZCLADOR -40
6
-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Potencia LO (dBm)
CONCLUSIONES RBIAS (
PRESUPUESTO

31. INTRODUCCIÓN  En función de la tensión de polarización Vlo
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
Ganancia de conversion vs Vlo Ganancia, linealidad vs Vlo
TEORÍA DE
MEZCLADORES
12.5 18
Ganancia (dB) y linealidad (dBm)
12.0 16
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
Ganancia (dB)
11.5 14
DISEÑO DEL 11.0
12
LAYOUT
10
10.5
MEDIDAS DEL 8
MEZCLADOR 10.0
6
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80
CONCLUSIONES Tensión Vlo
Tensión Vlo
PRESUPUESTO

32.  En función de la resistencia de carga Rcc
INTRODUCCIÓN  En función del área de los transistores
OBJETIVO
Ganancia y linealidad VS Rcc (zoom)
TECNOLOGÍA 13.5 4
S35D4
2
13.0 0
TEORÍA DE
MEZCLADORES -2
Ganancia (dB)
TOIINPUT (dBm)
12.5 -4
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO -6
12.0 -8
DISEÑO DEL
-10
LAYOUT
11.5 -12
MEDIDAS DEL -14
MEZCLADOR
11.0 -16
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
CONCLUSIONES
RCC
PRESUPUESTO

33. INTRODUCCIÓN
Qrf Qlo
ÁREA QRF GANANCIA NFdsb NFssb IP3 ÁREA QLO GANANCIA NFdsb NFssb IP3
OBJETIVO 1 12.012 20.269 23.709 14.327 1 11.755 20.463 23.884 -11.910
2 13.694 17.862 21.311 -4.815 2 11.986 20.359 23.799 1.267
3 14.391 16.480 19.931 -7.419 3 12.005 20.324 23.773 6.619
TECNOLOGÍA 14.778 15.533 18.984 -8.677
4 4 12.011 20.306 23.758 7.736
S35D4
5 15.027 14.827 18.277 -9.428 5 12.015 20.295 23.748 8.327
6 15.200 14.273 17.722 -9.929 6 12.016 20.288 23.740 8.921
TEORÍA DE 7 15.329 13.823 17.270 -10.285 7 12.017 20.282 23.733 9.592
MEZCLADORES 8 15.429 13.448 16.894 -10.552 8 12.017 20.278 23.727 10.396
9 15.508 13.130 16.573 -10.758 9 12.016 20.274 23.721 11.418
10 15.573 12.855 16.297 -10.922 10 12.014 20.271 23.715 12.780
DISEÑO DEL
11 15.627 12.615 16.055 -11.055 11 12.012 20.269 23.709 14.321
ESQUEMÁTICO
12 15.673 12.404 15.842 -11.164 12 12.010 20.267 23.703 14.052
13 15.713 12.216 15.652 -11.255 13 12.006 20.265 23.697 11.870
DISEÑO DEL 14 15.747 12.048 15.481 -11.332 14 12.003 20.263 23.690 9.856
LAYOUT 15.778 11.896 15.327 -11.397
15 15 11.999 20.262 23.683 8.226
16 15.804 11.758 15.187 -11.452 16 11.994 20.260 23.676 6.872
MEDIDAS DEL 17 15.828 11.633 15.059 -11.500 17 11.989 20.259 23.668 5.711
MEZCLADOR 18 15.850 11.518 14.942 -11.541 18 11.983 20.258 23.660 4.691
19 15.869 11.413 14.834 -11.576 19 11.977 20.256 23.652 3.780
20 15.887 11.315 14.734 -11.607 20 11.970 20.255 23.644 2.957
CONCLUSIONES
21 15.903 11.225 14.641 -11.633 21 11.962 20.254 23.635 2.204
22 15.918 11.142 14.555 -11.656 22 11.954 20.253 23.626 1.511
PRESUPUESTO 23 15.931 11.064 14.475 -11.675 23 11.944 20.252 23.616 0.870
24 15.943 10.991 14.399 -11.691 24 11.935 20.252 23.606 0.274

34. IP3 en función de la potencia de RF
40
INTRODUCCIÓN 20
0 Salida deseada
OBJETIVO -20 Prod intermodulación
-40
TECNOLOGÍA -60
Nivel de salida de IF (dBm)
S35D4
-80
-100 RFpwr=-70
TEORÍA DE -120
MEZCLADORES
Salida=-57.86
-140
-160
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO -180
-200
DISEÑO DEL -220
LAYOUT -240
-260
MEDIDAS DEL -280
MEZCLADOR
-300
-320
CONCLUSIONES
-340
PRESUPUESTO -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30
Nivel de entrada de RF (dBm)

35. Frecuencia NFdsb NFssb
INTRODUCCIÓN 4 MHz 20.269 23.709
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
Figura de ruido para la banda de frecuencias de trabajo
25
TEORÍA DE
MEZCLADORES
24
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO 23
NFdsb
NFssb
DISEÑO DEL 22
LAYOUT
21
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
20
CONCLUSIONES
19
400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
PRESUPUESTO
Frecuencia RF (MHz)

36. Ganancia y linealidad en la banda de frecuencias
INTRODUCCIÓN 12.5 16
OBJETIVO
12.4
TECNOLOGÍA 14
S35D4
TOIINPUT (dBm)
12.3
Ganancia (dB)
TEORÍA DE
MEZCLADORES 12
DISEÑO DEL 12.2
ESQUEMÁTICO
10
DISEÑO DEL
12.1
LAYOUT
MEDIDAS DEL
8
MEZCLADOR 12.0
CONCLUSIONES
450 500 550 600 650 700 750 800 850
PRESUPUESTO
Frecuencia RF (MHz)

37. Valores de los Resultados obtenidos
componentes
INTRODUCCIÓN
Componente Valor final Parámetro Resultado obtenido
Área Transistores Ganancia de conversión (dB) 15.012
OBJETIVO QRF1, QRF2, QREF 1 µm2
IIP3 (dBm) 17.321
QLO1, QLO2, QLO3, QLO4 11 µm2
QBUFF1, QBUFF2, QBUFF3, QBUFF4 5 µm2
OIP3 (dBm) 32.333
TECNOLOGÍA
S35D4 Valor de Resistencias Figura de ruido (dB) (SSB) 23.709
RBIAS 3.95 K Figura de ruido (dB) (DSB) 20.269
R1, R2 3 K
TEORÍA DE Corriente de polarización (µA) 463
MEZCLADORES RRF1 40 
Potencia consumida (mW) 4.5 (mix) + 33 (buffer)
RLO1, RLO3 70 
DISEÑO DEL RLO2 35 
ESQUEMÁTICO RC1, RC2 1.3 K
RDEG 200 
DISEÑO DEL
Valor de Condensadores
LAYOUT
C1 10 pF
C2 200 fF
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR CDEG 500 fF
Fuentes de tensión
VREF, VDD 3.3 V
CONCLUSIONES
VBUFF 0.91 V
VLO 2.65 V
PRESUPUESTO

38. VREF VDD
INTRODUCCIÓN RC1 RC2
OBJETIVO
QBUFF1 IF_port +
TECNOLOGÍA RBIAS VLO
QBUFF2
S35D4
RLO1 RLO2 RLO3 IF_port -
TEORÍA DE
MEZCLADORES
VBUFF
LO_port +
QLO1 QLO2 QLO3 QLO4
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
LO_port - QBUFF3 QBUFF4
DISEÑO DEL
LAYOUT
R1 R2
QREF R2
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR RF_port -
QRF1 QRF2
RF_port +
C1 C1
CONCLUSIONES
RRF1 RRF1
PRESUPUESTO
GND

39. Valores de los Resultados obtenidos
componentes
INTRODUCCIÓN
Componente Valor final Parámetro Resultado obtenido
Área Transistores
OBJETIVO Ganancia de conversión (dB) 18.666
QRF1, QRF2, QREF 1 µm2
QLO1, QLO2, QLO3, QLO4 4 µm2 IIP3 (dBm) 16.579
TECNOLOGÍA
S35D4 QBUFF1, QBUFF2, QBUFF3, QBUFF4 5 µm2 OIP3 (dBm) 35.245
Valor de Resistencias
Figura de ruido (dB) (SSB) 21.346
TEORÍA DE RBIAS 4.3 K
MEZCLADORES R1 , R2 3 K
Figura de ruido (dB) (DSB) 17.893
RRF1 40  Corriente de polarización (µA) 429
DISEÑO DEL
RLO1, RLO3 70 
ESQUEMÁTICO Potencia consumida (mW) 4.15 (mix) + 33 (buffer)
RLO2 35 
DISEÑO DEL RC1, RC2 1.45 K
LAYOUT
Valor de Condensadores
C1 10pF
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR Fuentes de tensión
VREF, VDD 3.3 V
CONCLUSIONES
VBUFF 0.912 V
VLO 2.65 V
PRESUPUESTO

41. INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
Área: 800µm x 600µm
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
Área: 460µm x 95µm
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

42. INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

43. Simulaciones Post – Layout
INTRODUCCIÓN  Tipical mean
 Worst case
OBJETIVO
TECNOLOGÍA
S35D4
Resultados Worst – Case
TEORÍA DE
MEZCLADORES
Parámetro Esquemático Post-layout
DISEÑO DEL Ganancia (dB) 15.012 15.4
ESQUEMÁTICO
IP3 (dBm) 17.321 -----
DISEÑO DEL
LAYOUT Figura de ruido SSB (dB) 23.709 24.08
MEDIDAS DEL
Adaptación RF 1.337 2.313
MEZCLADOR
Adaptación LO 1.036 1.125
CONCLUSIONES Adaptación IF 1.676 1.725
PRESUPUESTO

44. Análisis de corners
 Exponer al circuito a condiciones extremas de
INTRODUCCIÓN funcionamiento: r, c, trt y temperatura (0-25-85)
 Dispositivo responde muy bien ante variaciones
OBJETIVO  No de la temperatura
TECNOLOGÍA
S35D4
TEORÍA DE
MEZCLADORES
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

46. Setup de medida
INTRODUCCIÓN
FUENTE DE ALIMENTACION
GENERADOR DE SEÑAL OL
OBJETIVO
TECNOLOGÍA CABLE DC CABLE DC
S35D4
CABLE RF
PUNTA SSGSS ANALIZADOR DE ESPECTROS
TEORÍA DE


MEZCLADORES
MINI-CIRC
SPLITTER
POWER
3.3V 3.3V 2.65V 0.912V
CABLE RF
VREF VDD GND VLO VBUFF
DISEÑO DEL
-3 dB
-3 dB
LO+
ESQUEMÁTICO
IF+ GND
PUNTA SGS
PUNTA SGS
DC-BLOCK
DC-BLOCK
LO- GND
MIXER
DC-BLOCK 50 Ohm
DISEÑO DEL
IF-
LAYOUT GND RF GND
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
PUNTA GSG
CONCLUSIONES CABLE RF
DC-BLOCK
CABLE RF
PRESUPUESTO
GENERADOR DE SEÑAL RF

47. Setup para medir el ruido
ANALIZADOR DE ESPECTROS
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
FUENTE DE ALIMENTACION
GENERADOR DE SEÑAL OL
TECNOLOGÍA
S35D4 FUENTE
DE RUIDO CABLE DC CABLE DC
CABLE RF
PUNTA SSGSS ANALIZADOR DE ESPECTROS
TEORÍA DE
MEZCLADORES


MINI-CIRC
SPLITTER
POWER
3.3V 3.3V 2.65V 0.912V
DISEÑO DEL
CABLE RF
ESQUEMÁTICO
VREF VDD GND VLO VBUFF
-3 dB
-3 dB
LO+
IF+ GND
PUNTA SGS
PUNTA SGS
DC-BLOCK
DC-BLOCK
DISEÑO DEL
LO- GND
MIXER
LAYOUT
DC-BLOCK 50 Ohm
IF-
GND RF GND
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PUNTA GSG
CABLE RF
PRESUPUESTO GENERADOR
DE RUIDO

48. Medida de la ganancia y el ruido en toda la banda
22
INTRODUCCIÓN
21
OBJETIVO
20
NF
TECNOLOGÍA
S35D4
19 Gain
Gain, NF (dB)
18
TEORÍA DE
MEZCLADORES
17
DISEÑO DEL 16
ESQUEMÁTICO
15
DISEÑO DEL
LAYOUT 14
13
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
12
500 550 600 650 700 750 800 850
CONCLUSIONES
Frecuencia (MHz)
PRESUPUESTO

49. FUENTE DE ALIMENTACION
GENERADOR DE SEÑAL OL
INTRODUCCIÓN
CABLE DC CABLE DC
CABLE RF
PUNTA SSGSS ANALIZADOR DE ESPECTROS
OBJETIVO


TECNOLOGÍA
MINI-CIRC
SPLITTER
POWER
3.3V 3.3V 2.65V 0.912V
S35D4
CABLE RF
VREF VDD GND VLO VBUFF
-3 dB
-3 dB
TEORÍA DE
LO+
MEZCLADORES
IF+ GND
PUNTA SGS
PUNTA SGS
DC-BLOCK
DC-BLOCK
GND
MIXER
DC-BLOCK 50 Ohm
DISEÑO DEL
LO-
IF-
ESQUEMÁTICO
GND RF GND
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
PUNTA GSG
MEZCLADOR CABLE RF
DC-BLOCK
CONCLUSIONES CABLE RF
PRESUPUESTO
GENERADOR DE SEÑAL RF

50. Medida del punto de compresión a 1dB
INTRODUCCIÓN -5
PIF
-10 salidalineal
OBJETIVO linmenos1db
Nivel de salida de IF (dBm)
-15
TECNOLOGÍA
-20
S35D4 P1dB
-25
TEORÍA DE
MEZCLADORES -30
-35
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
-40
DISEÑO DEL -45
LAYOUT -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20
Nivel de entrada de RF (dBm)
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
IP3 = P1db + 9.6 = -15.89
PRESUPUESTO

51. VDD
Anillo de masa
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
QBUFF1 IF_port +
TECNOLOGÍA
S35D4 QBUFF2
QBUFF3 QBUFF4
TEORÍA DE IF_port -
MEZCLADORES
VBUFF Contactos al sustrato
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
QBUFF3 QBUFF4
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL Solución: Simular el error
MEZCLADOR
Se estima una resistencia de 300 teniendo en cuenta la distancia y las
CONCLUSIONES
características del sustrato
PRESUPUESTO
IP3 = -16,44 dbm

52. Tabla de resultados
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
Sim Cadence
Parámetro Sim ADS Sim Cadence Medido
modificada
TECNOLOGÍA
S35D4
Ganancia (dB) 15.012 15.4 13.9 13.5
TEORÍA DE
MEZCLADORES
IIP3 (dBm) 17.321 ----- -16.44 -15.89
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO
NF SSB[DSB](dB) 23.709 [20.269] 24.08 22.35 20.6
DISEÑO DEL
LAYOUT
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
Podemos concluir que los valores correctos podríamos tomarlos de la simulación del
ADS
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

54. • Hemos realizado dos diseños de mezcladores en tecnología SiGe
0.35 para un receptor zero-if basado en el estándar dvb-h y los dos
INTRODUCCIÓN cumplen los objetivos planteados y son adecuados para la dvb-h.
OBJETIVO
• Hemos realizado un diseño a nivel esquemático en ADS con sus
TECNOLOGÍA simulaciones y a nivel layout en Cadence, obteniendo las
S35D4
simulaciones post-layout. Sometimos al mezclador a un análisis de
TEORÍA DE esquinas comprobando sus funcionamiento en casos extremos.
MEZCLADORES
DISEÑO DEL • Hemos fabricado el componente y comprobado sus medidas,
ESQUEMÁTICO
concluyendo que con correctas.
DISEÑO DEL
LAYOUT
• Hemos obtenido valores de ganancia, linealidad, ruido y consumo
MEDIDAS DEL comparables con mezcladores realizados por diseñadores.
MEZCLADOR
CONCLUSIONES
PRESUPUESTO

55. Vdd Consumo Freq RF Freq IF Ganancia IP3 NF
Mezclador Tecnología
(V) (mW) (GHz) (MHz) (dB) (dBm) (dB)
Este
proyecto SiGe 0.35µm 3.3 4.5 0.666 4 15.01 17.32 20.2
INTRODUCCIÓN (A – D)
Este
proyecto SiGe 0.35µm 3.3 4.15 0.666 4 18.67 16.58 17.9
OBJETIVO
(D – D)
Vincent
0.18µm
TECNOLOGÍA Karam 3.3 33 1.9 50 10 3 15
CMOS
S35D4 2003
Vojkan
0.18µm
TEORÍA DE Vidojkovic 1.8 5.4 2.4 1 11.9 -3 13.9
CMOS
MEZCLADORES 2004
Sang
Heung
DISEÑO DEL SiGe 0.35µm 3.0 42 5.81 315 5.5 1.8 -
ESQUEMÁTICO Lee
2005
Steve Long 0.35µm
DISEÑO DEL 3.3 20 0.9 40 13 -6 6
LAYOUT 1999 CMOS
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR Trabajo publicado en el dcis celebrado en Sevilla en
CONCLUSIONES
noviembre del 2007.
PRESUPUESTO Trabajo aceptado en el dcis que se celebrará en noviembre
del 2008. Buenas críticas

56. Mejoras en el circuito y líneas de futuro
INTRODUCCIÓN  Corregir el error producido en la conexión de
sustratos.
OBJETIVO
 Diseño limitado por el setup: sustituir buffer de
TECNOLOGÍA
salida por sonda activa: mejora consumo, área,
S35D4
ruido, ganancia e Ip3. Se llegó a obtener un
TEORÍA DE
mezclador dif-dif aplicando estas mejoras con
MEZCLADORES
ganancia 17.5db, ip3 22dbm y nf 16db, sin estar
DISEÑO DEL
totalmente optimizado
ESQUEMÁTICO
 Instanciar fuente de corriente de 11.5 µm de la
DISEÑO DEL
tecnología: mejora consumo, olvidamos la Rbias
LAYOUT
 Eliminar fuentes de alimentación con divisores de
VDD VREF
MEDIDAS DEL
tensión: utilizar MOSFETs V DD VDD
MEZCLADOR
M1
RBIAS M1
CONCLUSIONES
Se descarta doblar el mezclador, aumenta el área, consumo y ruido
11.5A
VR E F
RLO1
PRESUPUESTO Se podría ver su respuesta utilizando MOSFET M 2
R1 R2 LO_port +
QREF R2 VS S QLO1 QLO2

58. INTRODUCCIÓN
Descripcion Coste (€)
OBJETIVO
Cotes de recursos humanos 34272,00
TECNOLOGÍA
S35D4 Costes de Hardware 246,83
TEORÍA DE amortización Software 156,32
MEZCLADORES
Costes de medida 295,82
DISEÑO DEL
ESQUEMÁTICO Costes de fabricación 480,00
DISEÑO DEL
LAYOUT
Costes de redacción 1810,72
SUBTOTAL 37261,69
MEDIDAS DEL
MEZCLADOR
IGIC (5%) 1863,08
CONCLUSIONES
TOTAL 39124,77
PRESUPUESTO

59. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE
INGENIEROS DE TELECOMUNICACIONES
AUTOR: NÉSTOR BARRERA ARBELAIZ
TUTORES: FRANCISCO JAVIER DEL PINO SUAREZ
SUNIL LALCHAND KHEMCHANDANI JUNIO 2008