Thèse soutenue

Une méthodologie de conception des circuits analogiques consciente de la température basée sur gm/ID
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Auteur / Autrice : João Roberto Raposo de Oliveira Martins
Direction : Francisco De Oliveira AlvesPietro Maris Ferreira
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique et Optoélectronique, Nano- et Microtechnologies
Date : Soutenance le 10/12/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Arnaud Bournel
Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Bourdel, Fernando Silveira, Manohiaina Galal El Dine
Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Bourdel, Fernando Silveira

Résumé

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La quatrième révolution industrielle et l'arrivée de l'Internet des Objets introduisent de nouveaux défis pour la conception de circuits fiables. Dans les nouveaux véhicules, les circuits doivent pouvoir fonctionner de manière fiable dans une plage de température étendue. Les caractéristiques des transistors sont connues pour être fortement dépendantes de la température. Pour minimiser ces effets de dérive thermique, l'utilisation de points de polarisation ZTC (Zero Temperature Coefficients) a déjà été proposée. Cependant, cette approche ZTC considère l'influence d'un seul transistor sur le comportement en température des différentes spécifications du circuit et ne permet pas une approche plus générale et méthodologique. D'autre part, les techniques de conception tels que la gm/ID permettent une approche méthodologique pour la conception analogique, sans possibilité d'analyse en température. Ce travail propose une extension de la méthodologie gm/ID en introduisant le concept de paramètres gm/ID normalisés en température. Ces paramètres permettent au concepteur de prendre en compte les effets de la température à un stade très précoce de la conception de la plupart des circuits analogiques, permettant ainsi une méthodologie unifiée pour la conception sensible à la température. Ces résultats sont validés à partir de données de simulation et de mesures de -40 °C à 200 °C avec la technologie XT018 de X-FAB. Trois exemples de conception différents sont également présentés dans cette thèse: circuit de référence de tension (Bandgap), Amplificateur à Transconductance (OTA), et oscillateur contrôlé par tension (VCO). Ces circuits présentent une meilleure performance en température comparable aux spécifications de l'état de l'art.