Estudio de la tecnica Bulk-Driven y su aplicación al diseño de mezcladores

Abstract

En este trabajo se ha realizado el diseño de un mezclador doblemente balanceado con transistores PMOS. Al tratarse de un elemento pasivo se han diseñado dos amplificadores de transimpedancia (TIA) para amplificar su señal. El mejor resultado se ha conseguido para un amplificador operacional de transconductancia (OTA) con realimentación negativa, con el que se ha obtenido una ganancia de conversión total de 80,3 dB y una figura de ruido de 7 dB. Con la intención de mejorar estos resultados se ha aplicado la técnica Bulk-Driven. Para ello, se ha diseñado el mezclador con transistores tipo p para poder introducir la señal de entrada por el terminal de bulk del transistor sin afectar a otros componentes. En primer lugar, se estudió la aplicación de la técnica en un solo transistor PMOS y luego en el circuito del mezclador completo con el TIA conectado. Al introducir al mismo tiempo la señal por la puerta y por el bulk, se demuestran las mejoras de los resultados con una ganancia de 82,8 dB y una figura de ruido de 6,6 dB. Todo este análisis se ha realizado sobre la prometedora tecnología 45-RFSOI de Global Foundries, una tecnología de tipo SOI (Silicon-On-Insulator) la cual está optimizada para altas frecuencias, ofreciendo pasivos con elevados factores de calidad y componentes de bajas pérdidas.

In this work the design of a double-balanced mixer with PMOS transistors is presented. As it is a passive element, two transimpedance amplifiers (TIA) have been designed to amplify the signal. The best results were achieved with a negative feedback operational transconductance amplifier (OTA), achieving a gain of 80.3 dB and a noise figure of 7 dB. To improve these results, the Bulk-Driven technique has been applied, which is why the mixer has been designed with p-type transistors, to introduce the input signal through the bulk without influencing other components. Firstly, this is achieved by studying the technique on a single PMOS transistor and then it is applied on the mixer with the TIA connected. By introducing the signal through the gate and through the bulk simultaneously, the results are enhanced and the circuit obtains a gain of 82.8 dB and a noise figure of 6.6 dB. This analysis has been performed on Global Foundries' 45-RFSOI technology, a SOI (Silicon-On-Insulator) process which is optimised for high frequencies, offering high-Q passives and low loss components