Convertisseur analogique-numérique de type Sigma-Delta Passe-Bande avec résonateurs à un et deux amplificateurs

Bandpass Sigma-Delta Modulators with one and two op-amp resonators

• Auteur / Autrice : Doaa Mahmoud
• Direction : Hassan Aboushady, Marie-Minerve Louërat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique, télécommunications et électronique
• Date : Soutenance le 15/12/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Aziz Benlarbi-Delaï
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Sabut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Bénabes, Khaled Salama

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio logicielle

FD-SOI (transistors)

MOS (électronique)

Convertisseurs analogique-numérique

Mots clés libres

Récepteur radio logicielle

Modulateur sigma-delta à temps continu passe-bande

Résonateur à deux amplificateurs

Résonateur à un amplificateur

Analyse du bruit

Technologie FDSOI-28nm

Software defined radio receiver

Sigma-delta continuous-time bandpass modulator

Two- or one-op-amp resonator

Noise analysis

FDSOI-28nm technology

Résumé

Le récepteur radio logicielle (SDR) est une technique prometteuse pour les futurs récepteurs adaptés à une variété de protocoles. Il numérise le signal RF directement en basse fréquence. Nous proposons un récepteur SDR basé sur un modulateur sigma-delta à temps continu passe-bande (CT BP ). Nous nous concentrons sur les résonateurs RC actifs pour diminuer la surface du circuit. Nous ciblons les applications au voisinage de 400 MHz, à savoir Advanced Research and Global Observation Satellite (ARGOS), Medical Implant Communication Service (MICS), Automobile Keyless system et Industrial, Scientific and Medical (ISM). Nous présentons une nouvelle comparaison détaillée entre le modulateur CT BP à résonateur à deux amplificateurs et le modulateur CT BP à résonateur à un amplificateur. Les deux modulateurs sont conçus à l'aide de transistors MOS en technologie FDSOI-28nm, où nous utilisons la polarisation du caisson pour compenser les variations de processus, de tension et de température.

Software defined radio receiver is a promising technique for future receivers which provides a variety of protocols. It digitizes the RF signal directly to low-frequency. We propose an SDR receiver based on a bandpass sigma delta modulator. The most essential element is the loop filter, there are two main configurations, an LC tank resonator and an active RC resonator. We focus on the active RC resonators for a low chip area. We target applications in the vicinity of 400 MHz, namely Advanced Research and Global Observation Satellite, Medical Implant Communication Service. We introduce a new comparison between the two-op-amp resonator CT BP sigma delta modulator and the one-op-amp resonator CT BP sigma delta modulator. We study the sensitivity of the quality factor and the signal to noise ratio to the DC-gain op-amps in two-op-amp resonator sigma delta modulator. It also shows how, in one-op-amp resonator sigma delta modulator, the quality factor and the signal to noise ratio, are very sensitive to any variations in the capacitors values for limited DC-gain op-amps. We establish a mathematical model of the thermal-noise behaviour for two-op-amp resonator CT BP sigma delta modulator. This model matches the circuit simulator results with a good accuracy. Furthermore, we demonstrate that a high quality factor (>100) of the two-op-amp resonators can be achieved by selecting the proper value of the integrator gain at a moderate DC-gain op-amp (35dB). Both sigma delta modulators are designed using flipped-well devices on fully depleted silicon on insulator technology, where we use body biasing to compensate the process, voltage and temperature variations.