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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola de Engenharia de São Carlos
 
Engenharia Elétrica e de Computação
 
Disciplina: SEL0636 - Microssistemas de rádiofrequência (RF) para dispositivos sem fios
Microsystems radio frequency (RF) for wireless devices

Créditos Aula: 2
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 30 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2016 Desativação:

Objetivos
Projetar os componentes constituintes de um emissor e de um receptor de rádio-frequência (RF) à escala do microdispositivo.
 
 
 
Programa Resumido
- Revisões de física dos MOSFETs
- Componentes de RF à escala do microdispositivo.
- Componentes de RF baseados em MEMS
- Antenas integradas ao nível do chip.
- Aplicações de microssistemas de RF
 
 
 
Programa
1. Microeletrónica do silício
1.1. A industria da microelectrónica
1.2. As tecnologias bipolar, CMOS e BiCMOS
1.3. Os materiais
1.4. A tecnologia CMOS
1.4.1. Introdução às técnicas básicas usadas na tecnologia CMOS
1.4.2. Exemplos de processos CMOS
1.4.3. Definição do NMOS e do PMOS
1.4.4. Definição das principais máscaras para o fabrico de microdispositivos CMOS
1.4.5. Exemplo do layout físico do inversor lógico
1.4.6. Introdução às regras de layout físico
1.4.7. Conceito de célula standard
1.4.8. Elementos parasita
1.4.9. Os bondingpads
1.5. Projeto de microdispositivos em Mentor
1.5.1. Desenho e simulação de esquemático
1.5.2. Desenho de layout físico
1.5.3. Verificação layout versus esquemático
1.5.4. Extração de parasitas e impacto nas especificações
2. Microusinagem do silício
2.1. Conceito de microssistemas de silício
2.2. Processos de fabricação
2.2.1. Microusinagem volúmica (bulk micromachining)
2.2.2. Microusinagem em superfície (surface micromachining)
2.2.3. O processo LIGA
2.2.4. Corrosão a seco do silício com recurso ao processo de reactive ion etching (RIE)
2.3. Técnicas de deposição de filmes finos
2.3.1. Evaporação
2.3.2. Pulverização catódica (sputtering)
2.3.3. Deposição química de vapores (chemical vapour deposition, CVD)
3. Revisão de física dos MOSFETs (aproximação de canal longo)
3.1. Introdução à física dos MOSFETs
3.2. Circuitos para polarização de MOSFETs
3.3.1. Polarização por fonte de tensão
3.3.2. Polarização por fonte de corrente
3.3. Amplificadores básicos baseados em MOSFETs
3.3.1. Amplificador de fonte comum
3.3.2. Seguidor de fonte (amplificador de dreno comum)
3.3.3. Amplificador de porta comum
3.4. Amplificador diferencial
3.5. Ruído eléctrico
3.5.1. Ruído impulsional
3.5.2. Ruído térmico
3.5.3. Tremulação (ruído de flicker)
3.5.4. Ruído de alta frequência
4. Circuitos de rádiofrequência (RF)
4.1. Introdução
4.2. Transceivers de RF
4.3. Receptores (receivers)
4.3.1. Considerações de projeto
4.3.2. Arquitecturas
4.4. Transmissores (transmitters)
4.4.1. Considerações de projeto
4.4.2. Arquitecturas
4.5. Blocos de transceivers
4.5.1. Low noise amplifiers (LNAs)
4.5.2. RF switches
4.5.3. Buffers de saída
4.5.4. Detetores de envolvente
4.5.5. Misturadores (mixers) de frequência
4.5.6. Osciladores tonais (single tone oscillators)
4.5.7. Osciladores controlados por tensão (VCOs)
4.5.8. Sintetizadores de frequência (PLLs)
4.5.9. Amplificadores de potência (PAs)
4.6. Exemplos de projeto
5. Componentes microusinados para RF-MEMS
5.1. Introdução
5.2. Capacidades microusinadas
5.3. Indutâncias microusinadas
5.4. Varactors microusinados
5.5. Osciladores acústicos de filmes finos
5.6. Osciladores microusinados
5.7. Filtros microusinados
5.8. Switch microusinados
5.9. Circuitos reconfiguráveis
5.10. Antenas reconfiguráveis
 
 
 
Avaliação
     
Método
1 - Execução de uma prova escrita, cotada de 0 a 10 pontos.
2 - Execução de um trabalho prático de simulação, layout e LVS de um componente de RF, cotado de 0 a 10 pontos.
3 - Requisito obrigatório de aprovação: nota mínima de 3 pontos na prova escrita.
Critério
- Se Nota da prova escrita superior ou igual a 3 pontos:
Nota final = 0.5×Nota da prova escrita + 0.5×Nota do trabalho
Senão, se Nota da prova escrita inferior a 3 pontos:
Nota final = Nota da prova escrita
Norma de Recuperação
- Norma de recuperação: possuir nota mínima de 3 pontos na prova escrita.
 
Bibliografia
     
- J. H. Correia, J. P. Carmo, Introduction to silicon microtechnologies, LIDEL Editors, Lisbon, September 2010. In Portuguese.
- Edval J. P. Santos, Eletrônica analógica integrada e aplicações, Editora da Física, Brazil, 2010.
- Edval J. P. Santos, Nanotecnologia eletrónica: do Ente Quântico ao computador quântico; uma introdução ao vazio que há lá embaixo, Editora da Física, Brazil, 2014.
- H. J. De Los Santos, RF MEMS circuit design, Artech House, 2002.
- B. Razavi, RF microelectronics, Prentice Hall, 1998.
- A. A. Abidi, P. R. Gray, R. G. Meyer, Integrated circuits for wireless communications, IEEE Press, 1998.
- T. Lee, The design of CMOS radio-frequency integrated circuits, Cambridge Press, 1998.
- S. D. Senturia. Microsystem design, Kluwer Academic Publishers, 2002.
- S. Franssila, Introduction to micro fabrication, John Wiley and Sons, 2004.
- N. Maluf, K, Williams, An introduction to micromechanical systems engineering, 2nd Edition, 2004.
- L. A. Rocha, P. M. Mendes, Electrically Small MEMS Antenna for Wireless Biomedical Microsystems, 38th European Microwave Conference, EuMC 2008.
- P. M. Mendes, J. H. Correia, MEMS Micro-Antennas for Wireless Biomedical Systems, chapter 7 in the book Wireless Communications Research Trends, Nova Science Publishers, November 2007.
- J. P. Carmo, J. H. Correia, Wireless microsystems (MSTs) for biomedical applications: a review with the state-of-the-art, MOMAG 2012, João Pessoa, August 2012.
- C. Ashruf, “Galvanic etching of silicon for fabrication of micromechanical structures”, PhD for Delft University Press, 2001.
- G. T. Kovacs, N. I. Maluf, K. E. Peterson, “Bulk micromachining of silicon”, Proceedings of the IEEE, Vol. 86, No. 8, pp. 1536 1551, August 1998.
- J. M. Bustillo, R. T. Howe, R. S. Muller, “Surface micromachining for microelectromechanical systems”, Proceedings of the IEEE, Vol. 86, No. 8, pp. 1552 1574, August 1998.
- CLARK T.-C. NGUYEN, MEMBER, IEEE, LINDA P. B. KATEHI, GABRIEL M. REBEIZ, “Micromachined Devices for Wireless Communications”, Proceedings of the IEEE, Vol. 86, No. 8, pp. 1756-1768, August 1998.
- P. M. Mendes, D. A. Durães, M. Bartek, J. H. Correia, “Efficiency improvement of chip size antennas for wireless microsystems using bulk micromachining technology”, in Proc. Eurosensors 2003, Guimarães, Portugal, pp. 725 726, Setembro 2003.
- P. M. Trabulo, D. A. Durães, P. M. Mendes, P. J. Garrido, J. H. Correia, “Spiral inductors on silicon for wireless communications”, in Proc. Materials 2003, Costa da Caparica, Portugal, pp. 1 4, Abril 2003.
- S. A. Campbell, The science and engineering of microelectronic fabrication, Segunda edição, Oxford University Press, 2001.
 

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