Proposition / Sujet de thèse 2013

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Proposition / Sujet de thèse 2013
ED548MeretSciences
Etude et mise en œuvre de
transconducteurs analogiques linéaires-contrôlés et
synthèse d’un front-end CMOS RF fonctionnant sous
basse tension d’alimentation.
Directeur de thèse : Hervé BARTHELEMY
Equipe CCI (Laboratoire IM2NP Site Toulon)
http://www.im2np.fr/recherche/equipes/conception.html
Contact : hervé.barthé[e-mail]
Fin-juin début-juillet : Audition des candidats par la commission de recrutement de l’Ecole doctorale afin d’établir la
liste définitive d’attribution des contrats doctoraux.
RESUME
Lesujetdethèseproposéconcernelamiseen
œuvreetlaréalisationdetransconductances
analogiquescontrôléeslinéairesbaséessur
l’utilisationdel’inverseurCMOS.Lebutestde
travaillersousfaibletensiond’alimentation.Les
travauxdevrontêtrevalidésparlasynthèseetla
réalisationd’unfront‐endRFIDsousbassetension
d’alimentation.
Domaine:TraitementAnalogiqueduSignal(TAS)
Financementsouhaité:AllocationMinistère
Lieu:Toulon
Lab.:IM2NPEquipeCCI
Motsclés:Analogique,circuitsintégrés,silicium,
CMOS,radiofréquence(RF),transconductance,
amplificateur,filtrage,oscillateur
SUJET:Lesavancéestechnologiquesdansle
domainedestélécommunicationset
l’accroissementdeladensitéd’intégrationdes
transistorsMOSpermettentaujourd’hui
l’intégrationdesystèmesembarquéscomplexes
faibleconsommation,pouvantrecevoiret/ou
transmettredel’informationavecundébitbinaire
raisonnable(plusieurscentainesdekbits/s).Pour
l’équipeconceptiondecircuitsintégrés(CCI)de
l’institutIM2NP,lamiseenœuvredesystèmesde
communication,desystèmesdemesure(capteur)
etdetraitementdel’informationfaiblecoût,faible
consommationestunaxederecherchestratégique.
Despublicationsrécentesontdémontrésles
performancesanalogiquesdel’inverseurCMOSen
termesdefréquencedefonctionnement,de
linéaritéetdetravailsousfaibletension
d’alimentation[1‐14].L’inverseurCMOS(utilisé
principalementdansledomainedunumérique)
lorsqu’ilestéquilibréetpolarisé,simuleunesource
decourantcontrôléentension,plusgénéralement
appeléAmplificateurdeTransconductance(AmT).Il
estpossibledepolarisercettestructuresousdes
tensionsd’alimentationscompatiblesavecles
circuitsCMOSnumériques.Laréponseencourant
del’inverseurCMOSéquilibrémontredes
performancesexcellentesentermesdelinéarité[5].
Danslecadredestravauxderecherche,le
doctorantdevramettreenœuvreunetechniquede
synthèseautomatique(oudeconceptionsemi‐
automatique)defront‐endanalogique.

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L’applicationcibleconsisteraàproposerdesfiltres
etdesoscillateursagilesainsiquedes
amplificateurslargebandeapplicablesàlamesure
etàlatransmissiond’informationsansfilà
13,56MHz[11,13].Lecandidatcommencerases
travauxparuneétudebibliographiqueetparun
étatdel’art.Ilessayeradeproposerensuitedes
solutionspertinentespermettantdecontrôler
efficacementlatransconductancedesAmT.La
deuxièmeannéeseraconsacréeàlamiseenœuvre
etàlasynthèsedufront‐endRFentechnologie
submicroniqueCMOS60nm.Ladernièreannée
consisteraenpartieaeffectuerlesmesuresetle
‘re‐design’éventuels.Unepartiedeladernière
annéeseraaussiconsacréeàlarédactiondela
thèseetàladisséminationdesrésultats.
PRE‐REQUIS:Master2ouéquivalent;trèsbonne
maitrisedelaconceptiondecircuitsanalogiqueset
delaphysiqueducomposant(Diode,BJT&MOS).
Bonnemaitrisedel’outild’aideàlaconception
CADENCEDFII(DRC,LVS,Extraction..)deslangages
detypeSPICE,Spectre‐RFetdel’environnement
Unix.
Références
[1] B. Nauta, E. Seevinck : “Linear CMOS transconductance
element for VHF filters”, Electronics Letter, 1989, 25, 448–
450.
[2] B. Nauta : “A CMOS transconductance-C filter technique
for very high frequencies”, IEEE Journal of Solid-State
Circuits, 27, 142–153.
[3] H. Barthélemy, M. Fillaud, S. Bourdel, J. Gaubert :
“CMOS inverters based positive type second generation
current conveyor”, Analog Integrated Circuits and Signal
Processing (AICSP) , Ed. Springer, vol. 50, n° 2, February
2007, pp. 141-146.
[4] H. Barthélemy, S. Bourdel, J. Gaubert, M. Battista :
“CMOS inverters based high frequency voltage controlled
sinusoidal oscillator”, 14th IEEE International Conference
on Circuits and Systems (ICECS), 2007, pp. 490-493.
[5] H. Barthélemy, S. Meillere, G. Gaubert, N. Dehaese, S.
Bourdel, “OTA based on CMOS inverter and application in
the design of tunable bandpass filter”, Analog Integrated
Circuits and Signal Processing, vol. 57, 2008, pp. 169–178
[6] S. Vlassis, “0.5V CMOS inverters-based tunable
transconductor”, Analog Integrated Circuits and Signal
Processing, vol. 72, issue 1, 2012, pp. 289–292
[7] O. Schmitz, S.K. Hampel, F. Beichert, M. Tiebout : “Active
inductance for very high frequency based on CMOS
inverters”, US patent n° 2010/0039192 A1, Feb. 18, 2010.
[8] P. Andreani, S. Mattisson : “On the Use of Nauta’s
Transconductor in Low-Frequency CMOS gm C Bandpass
Filters”, IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. 37, n°
2, 2002, pp. 114-123.
[9] K. Komoriyama, E. Yoshida, M. Yashiki, H. Tanimoto : “A
Very Wideband Fully Balanced Active RC Polyphase Filter
Based on CMOS Inverters in 0.18 pm CMOS Technology”,
2007 Symposium on V/LSI Circuits Digest of Technical
Papers, 10-2, 2007, pp. 98-99
[10] G. Bas, H. Barthélemy : “Negative Gain Transconductance
amplifier circuit”, US Patent n° 7,342,458 B2, Mar. 11,
2008.
[11] S. Meillere, W. Rahajandraibe, P. Pannier, R. Bouchakour,
P. Masson, G. Jacquemod : “Emetteur Recepteur RFID a
13,56 MHZ” 11èmes journées pédagogiques du CNFM,
Saint Malo - Palais du Grand Large - 22 au 24 novembre
2010, www.cnfm.fr.
[12] H. Barthélemy, S. Bourdel, J. Gaubert, S. Meillère :
“OOK/NCP-FSK Modulator based on Coupled Open-
Closed-Loop VCOs”, Proceeding of the European
Conference on Circuits Theory and Design (ECCTD),
2007, pp. 380-383.
[13] M. Witold, K., Stanisław, J. Jacek, K. Wojciech : “Fast
Low Voltage Analog Four-Quadrant Multipliers Based on
CMOS Inverters”, International Journal of Electronics and
Telecommunications, 2010, Vol. 56, n° 4, Pages 381–386
Hervé Barthélemy received
the PhD degree in Electronics
from the University of Paris XI
Orsay in 1996. From 1996 to
2000 he was an Assistant
Professor at the Institut Supérieur
d’Electronique de la Méditerranée
(ISEM) in Toulon, France. In
2000 he joined the University of
Provence where he became Full
Professor in 2005. In September
2007, Professor H. Barthélemy
joined the University of Sud-
Toulon-Var, France. Since 2005 he has been the managing
director of the Integrated Circuits Design Team at the
Institut of Matériaux Microélectronique and Nanosciences
de Provence (IM2NP). Hervé Barthélemy regularly serves
as expert for the French National Research Agency. He is
the author or co-author of a number of publications in
international journals and conference proceeding. He has
served as track-chair for the IEEE NEWCAS, MIDWEST
and ICECS conferences and was also the technical program
co-chair of NEWCAS in 2011. Since 2011, He is an
associated editor of the IEEE Trans. Circuits and Systems II
journal (TCAS II). His research interests are about analog
signal processing, CMOS-RF, instrumentation and wireless
sensors.