Solutions de synthèse de fréquences sub-mW basées sur des boucles DLL pour les applications IoT en technologie 28 nm CMOS FD-SOI

Sub-mW DLL-based frequency synthesis solutions for IoT applications in 28 nm CMOS FD-SOI technology

• Auteur / Autrice : Andrés Mauricio Asprilla Valdes
• Direction : Yann Deval, Andreia Cathelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Cristell Maneux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andreia Cathelin, José Luis Gonzalez-Jimenez, François Rivet, David Duperray
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Qinwen Fan, Sergio Bampi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes myriamétriques

Internet des objets

Oscillateurs

Mots clés libres

Synthèse de fréquence

DLL

Oscillateurs en anneau

Internet des objets

IoT

Conception de circuits à ultra-basse puissance

Frequency synthesis

DLL

Ring oscillators

Internet of Things

IoT

Ultralow- power circuit design

Résumé

Dans le contexte de l'Internet des objets (IoT), les appareils connectés utilisent un émetteur-récepteur RF pour la communication des données. Ce composant nécessite un synthétiseur de fréquence, qui est l'un des blocs les plus consommateurs d'énergie.Ce travail utilise les avantages de la technologie FD-SOI pour proposer un synthétiseur de fréquence ultra-basse consommation qui consomme moins de 1 mW, avec de bons résultats de gigue et de pureté spectrale, pour générer une fréquence de sortie de 2,5 GHz. Deux solutions ont été développées en utilisant des oscillateurs en anneau en raison de leur faible consommation et de leur polyvalence. En outre, les caractéristiques de la boucle à verrouillage de délai (DLL) sont prises en compte pour améliorer son bruit de phase. Les solutions développées permettent de franchir la barrière des synthétiseurs de fréquence sub-mW utilisant des oscillateurs en anneau.

In the context of Internet of Things (IoT), the connected devices use an RF transceiver for data communication. This component requires a frequency synthesizer, which is one of the most power-consuming blocks of the communication chain.This work uses the advantages of FD-SOI technology to propose an ultra-low power frequency synthesizer that consumes less than 1 mW, with good jitter and spectral purity results, to generate an output frequency of 2.5 GHz. Two solutions were developed using ring oscillators thanks to their low power consumption and versatility. Furthermore, the characteristics of the Delay Locked Loop (DLL) are exploited to improve its phase noise. The developed solutions break the barrier of sub-mW frequency synthesizers using ring oscillators.