Ferramentas computacionais de auxílio à microeletrônica
Linhas de Pesquisa
Componentes passivos integrados para sistemas de comunicação sem fio
Além das soluções em termos de topologia e implementação física, o desempenho dos blocos de radiofrequência depende em grande parte da qualidade dos componentes passivos integrados. Tradicionalmente, os design kits de tecnologias baseadas em silício fornecem modelos de diferentes estruturas de resistores, capacitores e, muitas vezes, também indutores. Para indutores, entretanto, as geometrias modeladas e gamas de valores realizáveis são relativamente limitadas. Ainda, não são geralmente fornecidas estruturas de linhas de transmissão (incluindo topologias coplanares, microstrip ou de ondas lentas) e transformadores, os quais podem, em certas categorias de circuito, ser essenciais, integrando redes de casamento de impedância, realimentação, conversão entre modos simples e diferencial (balun) ou combinação de potência. Fica, portanto, frequentemente a cargo do projetista desenvolver, modelar e dimensionar tais componentes, de modo a obter soluções eficientes em termos de desempenho e ocupação de área de silício. Assim, são abordados nesta linha de pesquisa o estudo, projeto, simulação eletromagnética e modelagem de componentes passivos como linhas de transmissão, indutores, transformadores, baluns e combinadores de potência em tecnologias avançadas de silício. Métodos numéricos aplicados à análise de circuitos de RF e microondas
O projeto assistido por computador de sistemas modernos de comunicações móveis demanda simulações numéricas que impõem severas restrições aos métodos numéricos tradicionais para a análise de circuitos eletrônicos. Enquanto o método do equilíbrio harmônico não é adequado a esta aplicação, uma vez que é limitado a análises em regime estacionário (e, portanto, para excitações periódicas), o método de simulação de transitório é capaz de realizar esta simulação porém exige um enorme esforço computacional. Nesse contexto, recentemente foram propostas diversas técnicas numéricas, conhecidas por métodos de envoltória, que, através de uma combinação engenhosa das análises no domínio do tempo e da frequência, exploram o comportamento passa-faixa dos sinais envolvidos e, dessa forma, são capazes de realizar as simulações necessárias com um esforço computacional muito menor em comparação com o método de transitório, baseado exclusivamente no domínio do tempo. O objetivo desta linha de pesquisa é o estudo comparativo dos diferentes métodos de envoltória disponíveis na literatura e a cossimulação destes com simuladores de sistemas. Métodos numéricos e analíticos para simulação de sistemas RF
Para a definição, especificação e validação de sistemas de transmissão e recepção em rádio freqüência (RF), existem diferentes métodos numéricos e analíticos que representam diferentes níveis de abstração e métricas de avaliação. Um sistema de transmissão e recepção de dados pode ser visto como uma seqüência de blocos (caixas pretas) que atuam sobre um sinal que carrega uma informação, e cuja qualidade se degrada ao longo do sistema. Métricas no domínio da frequência, como a relação sinal-ruído (SNR) e a relação sinal-ruído e distorção (SNDR), e métricas no domínio do tempo, como taxa de erro binário (BER) e taxa de erro de pacote (PER) são definidas nos diferentes níveis de abstração e determinam a deterioração máxima à qual o sinal pode ser submetido. Técnicas analíticas (fórmula de Friss para figura de ruído equivalente, curvas teóricas de BER x Eb/N0) permitem um primeiro dimensionamento dos blocos. Técnicas de otimização podem ser aplicadas, tendo, por exemplo, como objetivo minimizar o consumo de energia para um determinado desempenho. Posteriormente, ferramentas computacionais para simulação de sistemas são necessárias para a obtenção de resultados mais precisos. Para essas ferramentas, busca-se a redução da complexidade computacional através do emprego de modelos comportamentais para a representação dos blocos funcionais e da exploração da característica a banda passante dos sistemas RF. Isso se traduz, no domínio do tempo, pela descrição dos sinais em envoltória complexa e, no domínio da freqüência, usando a noção de densidade espectral de potência. Esta linha de pesquisa tem por objetivo o estudo e a implementação dos diferentes métodos de simulação de sistemas RF, bem como a cossimulação destes com simuladores circuitais aplicando os sinais de envoltória complexa. Os diferentes níveis de abstração podem se comunicar criando mecanismos top-down e bottom-up de desenvolvimento, uma vez que os modelos comportamentais evoluem com os resultados de simulação e novas especificações de sistema são necessárias quando os modelos se atualizam. Modelagem de dispositivos e circuitos analógicos
A indústria eletrônica atual demanda, cada vez mais, circuitos que operem em condições extremas de desempenho no que diz respeito a consumo de energia, frequência de operação e tensões de alimentação, exigindo assim projetos de circuitos arrojados nos quais os dispositivos operam nos limites da tecnologia de fabricação. O desempenho de circuitos integrados analógicos e de RF é extremamente dependente do comportamento dos dispositivos que os compõem. Portanto, para projetar circuitos que atendam aos requisitos impostos pela indústria, é necessário conhecer o comportamento físico, bem como ter modelos computacionais que sejam exatos e eficientes para esses dispositivos. Esta linha de pesquisa se ocupa do desenvolvimento e implementação de modelos de dispositivos semicondutores, para simulação de circuitos, bem como a modelagem de blocos básicos de circuitos analógicos. A implementação dos modelos é feita utilizando-se linguagens de descrição de hardware analógicas, o que permite sua utilização com a maioria dos simuladores de circuitos existentes no mercado. |