DESIGN OF A BANDGAP VOLTAGE REFERENCE IN A 28 NM CMOS PROCESS

En el grupo de investigación Onchip se han fabricado en los últimos cinco años tres generaciones de SoC en un proceso CMOS de 180 nm. La nueva familia de microcontroladores que está desarrollando OnChip se implementará en un nodo de proceso CMOS más avanzado, concretamente en 28 nm. Esto implica nue...

Full description

Autores:
Acevedo Velasquez, Jeison Herney
Caballero Barajas, Eduardo
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/15277
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/15277
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Palabra clave:
Microelectrónica
Bandgap
Tension de referencia
Microelectronics
Bandgap
Voltage reference
Rights
openAccess
License
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description En el grupo de investigación Onchip se han fabricado en los últimos cinco años tres generaciones de SoC en un proceso CMOS de 180 nm. La nueva familia de microcontroladores que está desarrollando OnChip se implementará en un nodo de proceso CMOS más avanzado, concretamente en 28 nm. Esto implica nuevos desafíos en el diseño de bloques analógicos y digitales. La integración de bloques como LDO, ADC/DAC, comparadores, DC/DC y muchos más bloques requiere una referencia de voltaje estable y constante. Si la referencia de voltaje varía con el proceso, temperatura, carga, etc, el desempeño de todos los bloques dependientes, y consecuentemente el desempeño de todo el sistema, se verá comprometido. Por lo tanto, el diseño de una fuente de referencia de voltaje bandgap (BGR) es esencial para cualquier SoC, ya que el principio de funcionamiento detrás de este bloque le permite entregar un voltaje constante, cercano a la energía de banda prohibida del silicio, que es en gran medida independiente de las variaciones de PVT cuando adecuadamente diseñado. Esta es la razón por la que este bloque se diseñará en el microcontrolador, que será desarrollado por Onchip.
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Esto implica nuevos desafíos en el diseño de bloques analógicos y digitales. La integración de bloques como LDO, ADC/DAC, comparadores, DC/DC y muchos más bloques requiere una referencia de voltaje estable y constante. Si la referencia de voltaje varía con el proceso, temperatura, carga, etc, el desempeño de todos los bloques dependientes, y consecuentemente el desempeño de todo el sistema, se verá comprometido. Por lo tanto, el diseño de una fuente de referencia de voltaje bandgap (BGR) es esencial para cualquier SoC, ya que el principio de funcionamiento detrás de este bloque le permite entregar un voltaje constante, cercano a la energía de banda prohibida del silicio, que es en gran medida independiente de las variaciones de PVT cuando adecuadamente diseñado. Esta es la razón por la que este bloque se diseñará en el microcontrolador, que será desarrollado por Onchip.PregradoIngeniero ElectrónicoIn the Onchip research group, three generations of SoCs have been manufactured in a 180nm CMOS process over the last five years. The new family of microcontrollers that OnChip is developing will be implemented in a more advanced CMOS process node, concretely in 28 nm. This implies new challenges in the design of analog and digital blocks. The integration of blocks like LDOs, ADCs/DACs, comparators, DC/DCs, and many more blocks, requires a stable and constant voltage reference. If the voltage reference varies with the process, temperature, load, etc, the performance of all the dependent blocks, and consequently the performance of the entire system, will be compromised. Therefore, the design of a Bandgap voltage reference source (BGR) is essential to any SoC, since the working principle behind this block allows it to deliver a constant voltage, close to the bandgap energy of silicon, which is largely independent of PVT variations when properly designed. This is the reason why this block will be designed into the microcontroller, which will be developed by Onchip.application/pdfengUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingeníerias FisicomecánicasIngeniería ElectrónicaEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y TelecomunicacionesMicroelectrónicaBandgapTension de referenciaMicroelectronicsBandgapVoltage referenceDESIGN OF A BANDGAP VOLTAGE REFERENCE IN A 28 NM CMOS PROCESSDESIGN OF A BANDGAP VOLTAGE REFERENCE IN A 28 NM CMOS PROCESSTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALDocumento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf2308246https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/8247fc05-aed3-47dd-a9f1-c85268c2e90c/downloadb097105d2ab9176e6d4135272d615fa4MD51Carta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf158018https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/58c291f2-8efe-499e-9a50-90b6e9ff083a/download9ffb3a2f0c50349612755c12e37f7df3MD55Nota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf50137https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/fb9d5f2e-86c2-4a9e-b99b-93ef86d56bf8/downloadf2670c185f350c3b15e2f0550021bdddMD56LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/7d56d6de-24d0-4e2c-8596-ddf4ee5bac92/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD5420.500.14071/15277oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/152772023-11-11 10:02:52.771http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessopen.accesshttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.coRWwgc3VzY3JpdG8gQVVUT1Ig4oCTIEVTVFVESUFOVEUsIGlkZW50aWZpY2FkbyBjb21vIGFwYXJlY2UgYWwgcGllIGRlIG1pIGZpcm1hLCBhY3R1YW5kbyBlbiBub21icmUgcHJvcGlvLCB5IGVuIG1pIGNhbGlkYWQgZGUgYXV0b3IgZGVsIHRyYWJham8gZGUgZ3JhZG8sIGRlbCB0cmFiYWpvIGRlIGludmVzdGlnYWNpw7NuLCBvIGRlIGxhIHRlc2lzIGRlbm9taW5hZGEgY29tbyBzZSBlc3BlY2lmaWNhIGVuIGVsIGNhbXBvIOKAmFTDrXR1bG/igJksIHBvciBtZWRpbyBkZWwgcHJlc2VudGUgZG9jdW1lbnRvIGF1dG9yaXpvIGEgbGEgVU5JVkVSU0lEQUQgSU5EVVNUUklBTCBERSBTQU5UQU5ERVIsIHBhcmEgcXVlIGVuIGxvcyB0w6lybWlub3MgZXN0YWJsZWNpZG9zIGVuIGxhIExleSAyMyBkZSAxOTgyLCBsYSBMZXkgNDQgZGUgMTk5MywgZWwgRGVjcmV0byA0NjAgZGUgMTk5NSwgbGEgRGVjaXNpw7NuIEFuZGluYSAzNTEgZGUgMTk5MywgeSBkZW3DoXMgbm9ybWFzIGdlbmVyYWxlcyBzb2JyZSBkZXJlY2hvcyBkZSBhdXRvciwgcmVhbGljZSBsYSByZXByb2R1Y2Npw7NuLCBjb211bmljYWNpw7NuIHDDumJsaWNhLCBlZGljacOzbiwgZGlzdHJpYnVjacOzbiBiYWpvIGxhIG1vZGFsaWRhZCBkZSBhbHF1aWxlciwgcHLDqXN0YW1vIHDDumJsaWNvIG8gaW1wb3J0YWNpw7NuIGVuIGZvcm1hdG8gaW1wcmVzbyB5IGRpZ2l0YWwsIGxhIHRyYW5zZm9ybWFjacOzbiwgbGEgcHVibGljYWNpw7NuIGNvbW8gb2JyYSBsaXRlcmFyaWEsIGxpYnJvIGVsZWN0csOzbmljbyAoZS1Cb29rKSBvIHJldmlzdGEgZWxlY3Ryw7NuaWNhLCBpbmNsdXllbmRvIGxhIHBvc2liaWxpZGFkIGRlIGRpc3RyaWJ1aXJsYSBwb3IgbWVkaW9zIHRyYWRpY2lvbmFsZXMgbyBwb3IgSW50ZXJuZXQgYSBjdWFscXVpZXIgdMOtdHVsbyAgcG9yIGxhIFVuaXZlcnNpZGFkIHkgY29uIHF1aWVuIHRlbmdhIGNvbnZlbmlvIHBhcmEgZWxsbywgaW5jbHV5ZW5kbyBsYSBwb3NpYmlsaWRhZCBkZSBoYWNlciBhZGFwdGFjaW9uZXMsIGFjdHVhbGl6YWNpb25lcyB5IHRyYWR1Y2Npb25lcyBlbiB0b2RvcyBsb3MgaWRpb21hczsgbGEgaW5jb3Jwb3JhY2nDs24gYSB1bmEgY29sZWNjacOzbiBvIGNvbXBpbGFjacOzbiwgbGEgdHJhZHVjY2nDs24sIGZpamFjacOzbiBlbiBmb25vZ3JhbWEsIHB1ZXN0YSBhIGRpc3Bvc2ljacOzbiBlbiBmb3JtYXRvIGFuw6Fsb2dvLCBkaWdpdGFsLCBhdWRpb3Zpc3VhbCwgbWFnbsOpdGljbywgeSwgZW4gZ2VuZXJhbCwgbG9zIGZvcm1hdG9zIGVuICBxdWUgc2UgcHVlZGEgcmVwcm9kdWNpciB5IGNvbXVuaWNhciAgZGUgbWFuZXJhIHRvdGFsIHkgcGFyY2lhbCBtaSB0cmFiYWpvIGRlIGdyYWRvIG8gdGVzaXMuIAoKTGEgcHJlc2VudGUgYXV0b3JpemFjacOzbiBzZSBoYWNlIGV4dGVuc2l2YSBhIGxhcyBmYWN1bHRhZGVzIHkgZGVyZWNob3MgZGUgdXNvIHNvYnJlIGxhIG9icmEgZW4gZm9ybWF0byBvIHNvcG9ydGUgYW7DoWxvZ28sIGZvcm1hdG8gdmlydHVhbCwgZWxlY3Ryw7NuaWNvLCBkaWdpdGFsLCDDs3B0aWNvLCB1c28gZW4gcmVkLCBJbnRlcm5ldCwgZXh0cmFuZXQsIGludHJhbmV0LCBlbnRyZSBvdHJvcyBmb3JtYXRvcyB5IG1lZGlvcy4KCkVsIEFVVE9SIOKAkyBFU1RVRElBTlRFLCBtYW5pZmllc3RhIHF1ZSBsYSBvYnJhIG9iamV0byBkZSBsYSBwcmVzZW50ZSBhdXRvcml6YWNpw7NuIGVzIG9yaWdpbmFsIHkgbGEgcmVhbGl6w7Mgc2luIHZpb2xhciBvIHVzdXJwYXIgZGVyZWNob3MgZGUgYXV0b3IgZGUgdGVyY2Vyb3MsIHBvciBsbyB0YW50bywgbGEgb2JyYSBlcyBkZSBzdSBleGNsdXNpdmEgYXV0b3LDrWEgeSBkZXRlbnRhIGxhIHRpdHVsYXJpZGFkIHNvYnJlIGxhIG1pc21hLiAgCgpQYXJhIHRvZG9zIGxvcyBlZmVjdG9zIGxhIFVOSVZFUlNJREFEIElORFVTVFJJQUwgREUgU0FOVEFOREVSIGFjdMO6YSBjb21vIHVuIHRlcmNlcm8gZGUgYnVlbmEgZmU7IGVuIGNvbnNlY3VlbmNpYSwgZW4gY2FzbyBkZSBwcmVzZW50YXJzZSBjdWFscXVpZXIgcmVjbGFtYWNpw7NuIG8gYWNjacOzbiBwb3IgcGFydGUgZGUgdW4gdGVyY2VybyBlbiBjdWFudG8gYSBsb3MgZGVyZWNob3MgZGUgYXV0b3Igc29icmUgbGEgb2JyYSBlbiBjdWVzdGnDs24sIEVsIEFVVE9SIOKAkyBFU1RVRElBTlRFLCBhc3VtaXLDoSB0b2RhIGxhIHJlc3BvbnNhYmlsaWRhZCwgeSBzYWxkcsOhIGVuIGRlZmVuc2EgZGUgbG9zIGRlcmVjaG9zIGFxdcOtIGF1dG9yaXphZG9zLgo=