Desenvolvimento de receptor de wake-up de tempo discreto para CMOS 180nm
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Ferreira, Sandro Binsfeld | |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/6571128170736637 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Ferreira, Fernando | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/6053444212520989 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2022-08-22T12:54:06Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2022-08-22T12:54:06Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2022-03-25 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | This work proposes a discrete-time (DT) wake-up receiver (WUR) as a solution to reduce the power consumption of Internet of Things (IoT) devices. The core of the proposed circuit is the discrete-time mixer, formed by a switched capacitors structure, that translates and filters the on-off keying (OOK) modulation radiofrequency (RF) signal. Other blocks that compose the circuit are: an integrated matching network, frequency dividers, a baseband amplifier and a voltage reference. This research conduct the design and sizing of the components, simulates the circuit and executes the tape-out of the receiver in TSMC180NM technology. The extracted layout simulations indicate a sensitivity of -52 dBm and a consumed power of 29.33 µW, with the circuit being operated at 900 MHz, with 100 kbps and 1.2 V. The research also measured the manufactured chip on its peak performance operation point, at 1.15 GHz with 50 kbps and 1.1 V, the receiver presents a sensitivity of -17 dBm and a consumed power of 46.3 µW. It is postulated that the chip’s poor result is due to an insufficient gain of the baseband amplifier. Improvements were implemented to the circuit on a second TSMC180NM tape-out, which until the moment this work had been written has not yet been delivered. For this second chip, the extracted layout simulation shows a sensitivity of -70 dBm and power consumption of 33.3 µW. The present work brought important contributions to this line of research as it validates, through measurements on the chip, the proof of concept of the use of discrete-time receivers as wake-up receivers | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | Este trabalho propõe um receptor de wake-up (WUR) de tempo discreto (DT) como solução para reduzir o consumo de potência de dispositivos de internet das coisas (IoT). O circuito proposto tem como peça central o mixer de tempo discreto, formado por uma estrutura composta por capacitores chaveados que fazem a translação e a filtragem do sinal de radiofrequência (RF) com modulação de codificação on-off (OOK). Também integram o circuito: uma rede de casamento integrada, divisores de frequência, um amplificador de banda-base e uma referência de tensão. Esta pesquisa realizou o projeto e dimensionamento dos componentes, a simulação do circuito e implementação física do receptor na tecnologia TSMC180NM. A simulação do layout extraído apontou para uma sensibilidade de -52 dBm, potência consumida de 29,33 µW sendo operado em 900 MHz, com 100 kbps e 1,2 V. A pesquisa também efetuou a medição do chip fabricado verificando que em seu ponto de melhor desempenho, quando operado em 1,15 GHz com 50 kbps e 1,1 V, o receptor apresentou sensibilidade de -17 dBm e consumo de potência de 46,3 µW. Pondera-se que a performance do chip ficou abaixo do obtido em simulação devido a uma insuficiência de ganho do amplificador de banda-base. Melhorias para o chip foram implementadas em um segundo tape-out também em TSMC180NM, o qual até o momento de escrita do presente trabalho ainda não foi entregue. Para este segundo chip, as simulações com layout extraído indicam uma sensibilidade de -70 dBm e um consumo de potência de 33,3 µW. Avalia-se que o presente trabalho trouxe importantes contrubuições para esta linha de pesquisa já que validou, através de medidas no chip, a prova de conceito do uso de receptores de tempo discreto como receptores de wake-up. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | Fundo Loyola/Unisinos - Fundo Loyola de Apoio Acadêmico | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/11857 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Receptor de wake-up | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Tempo discreto | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Baixo consumo | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | IoT | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Rede de sensores | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Wake-up receiver | en |
| Assunto (dc.subject) | Discrete-time | en |
| Assunto (dc.subject) | Low-power | en |
| Assunto (dc.subject) | Sensor network | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Elétrica | pt_BR |
| Título (dc.title) | Desenvolvimento de receptor de wake-up de tempo discreto para CMOS 180nm | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Dissertação | pt_BR |
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