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Unidades de investigación » Ingeniería de circuitos y sistemas micro/nanométricos » Convertidores sigma-delta altamente eficientes

Convertidores sigma-delta altamente eficientes

Contacto:

José M. de la Rosa Utrera

jrosaimse-cnmcsices

Palabras clave: convertidores analógico-digitales y digital-analógicos de sobremuestreo, técnicas de modulación sigma-delta, técnicas de circuito de tiempo continuo y de tiempo discreto, modelado de comportamiento y simulación de moduladores sigma-delta

Descripción
Esta línea de investigación tiene como objetivo principal el análisis, modelado, diseño, implementación y caracterización experimental de moduladores sigma-delta (MΣΔ) integrados en tecnologías CMOS nanométricas. Se consideran diferentes escenarios de aplicación: desde instrumentación y sensado hasta comunicaciones de banda ancha. En todas estas aplicaciones, se han desarrollado (y continúan desarrollándose) un gran número de circuitos integrados cuyas prestaciones están en el estado del arte, y que incluyen diversas técnicas de circuito tanto de tiempo discreto (intensidades de corriente en conmutación y condensadores en conmutación) como de tiempo continuo (RC-activa y Gm-C).
La actividad llevada a cabo en los últimos cinco años se ha focalizado en el diseño de MΣΔs para la próxima generación de sistemas de comunicación móviles, prestando especial atención a la búsqueda de estrategias arquitecturales y circuitales que permitan una realización eficiente del paradigma denominado radio definida por software.
El diseño de todos estos circuitos integrados está soportado por metodologías de diseño y herramientas CAD específicamente desarrolladas para sistematizar la síntesis y verificación de MΣΔs, optimizando sus prestaciones en términos del consumo de potencia (portabilidad) y área de silicio (coste). Un buen ejemplo de estas herramientas es el simulador SIMSIDES, que incorpora modelos de comportamiento muy precisos y eficientes computacionalmente, para la simulación de MΣΔs en el entorno de MATLAB/SIMULINK. Desde la primera versión desarrollada en 2003, el simulador se ha ido actualizando continuamente, incorporando modelos más precisos, así como nuevas facilidades y aplicaciones que facilitan y optimizan su uso en un mayor rango de aplicaciones. Todo ello ha suscitado el interés de numerosos investigadores y diseñadores procedentes de universidades, institutos de investigación y empresas de todo el mundo.
Microfotografía de un modulador sigma-delta en cascada 3-2, implementado mediante técnicas de tiempo continuo en una tecnología CMOS de 130nm, con unas prestaciones de 12-bit, 40-MS/s
Microfotografía de un modulador sigma-delta programable en cascada 2-2, implementado mediante técnicas de tiempo discreto en una tecnología CMOS de 90nm, con aplicación en radio definida por software
Resultados destacados
J.M. de la Rosa and R. del Río, CMOS Sigma-Delta Converters: Practical Design Guide, Wiley-IEEE Press, Apr 2013
J.M. de la Rosa, "Sigma-Delta Modulators: Tutorial Overview, Design Guide and State-of-the-Art Survey", IEEE Trans. on Circuits and Systems-I: Regular Papers, vol 58, pp. 1-21, Jan 2011  » doi
J.G. Garcia-Sanchez and J.M. de la Rosa, "Multirate Downsampling Hybrid CT/DT Cascade Sigma-Delta Modulators", IEEE Trans. on Circuits and Systems-I: Regular Papers, vol. 59, pp. 285-294, Feb 2012  » doi
A. Morgado, R. del Rio, J.M. de la Rosa, L. Bos, J. Ryckaert and G. Van der Plas, "A 100kHz-10MHz BW, 78-to-52dB DR, 4.6-to-11mW Flexible SC Sigma-Delta Modulator in 1.2-V 90-nm CMOS", Proceeding of the 2010 IEEE ESSCIRC, Seville, Spain, Sep 2010  » doi
J.M. de la Rosa, "Overview of Sigma-Delta Modulators: Fundamentals, State-of-the-Art Survey and Practical Design Guide", Advanced Topics in Microelectronic Engineering, Tyndall National Institute, Cork, Ireland (co-sponsored by the IEEE Solid-State Circuits Society, UK&RI Chapter), Apr 2013
Proyectos y contratos de investigación relacionados con la línea
ARAMIS: Adaptive RF and Mixed-signal Integrated Systems for 4G Wireless Telecom (TEC2007-67247-C02-00/MIC); IP: José M. de la Rosa Utrera; Financia: C.I.C.Y.T.; Octubre 2007-Septiembre 2010
PLATFORM4G: Desarrollo de una Plataforma de Diseño de Sistemas Adaptables para Sistemas de Telecomunicación de Cuarta Generación; IP: Francisco V. Fernández Fernández; Financia: Secretaría General de Universidades, Investigación y Tecnología, Junta de Andalucía; Diciembre 2007-Diciembre 2010
FENIX-SDR: Flexible Nanometer CMOS Analog Integrated Circuits for the Next Generation of Software-Defined-Radio Mobile Terminals (TEC2010-14825/MIC); IP: José M. de la Rosa Utrera; Financia: C.I.C.Y.T.; 01/01/2011 - 31/12/2013  » web