Microelectronics technology Research and professor. PhD. Innovation in IC design and MaterialsMetamaterial expert.University of Campinas and Cornell University
Este trabalho tem como escopo o projeto e implementacao de indutores ativos em tecnologia CMOS pa... more Este trabalho tem como escopo o projeto e implementacao de indutores ativos em tecnologia CMOS para operacao em sistemas de radio frequencia. A grande area demandada por indutores passivos integrados, bem como a sua baixa indutância e baixo fator de qualidade associados, apresentam-se como um dos maiores limitantes no projeto de circuitos integrados aplicados as comunicacoes. Como alternativa, indutores ativos integrados tem sido propostos. O uso de topologias de circuitos que emulam o efeito do indutor passivo convencional torna-se atraente ao passo que o grau de compactacao e seletividade podem ser obtidos. Quatro topologias distintas de indutores ativos integrados sao abordadas, bem como uma aplicacao pratica. Resultados de simulacao e de experimentos sao apresentados Abstract
2008 7th International Caribbean Conference on Devices, Circuits and Systems, 2008
This work describes the design and modeling of RF and ground pads as a GSG structure for on-wafer... more This work describes the design and modeling of RF and ground pads as a GSG structure for on-wafer measurements. An equivalent circuit is proposed take into account ESD protection and the parasitic elements of the structure. The problem of the impedance contact between the microprobe and the GSG structure is also reported, as well as, results of an application using
In this work, a metamaterial-based antenna is designed to operate at 2.5 GHz for RFID application... more In this work, a metamaterial-based antenna is designed to operate at 2.5 GHz for RFID applications. The proposed device is composed by a circular antenna surrounded by fractal metamaterial structures placed at strategic positions, improving bandwidth and enhancing the antenna attunement at a desired frequency. The obtained results show that the use of the proposed antenna in RFID systems is very promising.
SMILE (spatial multiplexing of local element) technique is a front-end receiver architecture whic... more SMILE (spatial multiplexing of local element) technique is a front-end receiver architecture which uses only one RF channel, carrying multiplexed information from multiple antennas. In this work, a fully integrated LNA (Low Noise Amplifier) in a 0.35 mum CMOS technology with four input channels and multiplex function is presented. The performance characteristics of the LNA such as gain, noise figure, and input impedance are shown in this work. The specifications and performance are in close agreement, validating the proposed compact design.
In this paper, we introduce a recent concept that applies MEMS technical procedures to printed ci... more In this paper, we introduce a recent concept that applies MEMS technical procedures to printed circuit boards (PCB). This is a novel technology for RF MEMS components. Particularly MEMS switches, can be fabricated on any PCB substrate enabling monolithic integration with others elements on the same substrate offering adaptability features to the communication systems. For comparison purposes with our previous
Esta pesquisa tem por objetivo a concepcao de novas topologias de circuitos integrados e suas car... more Esta pesquisa tem por objetivo a concepcao de novas topologias de circuitos integrados e suas caracterizacoes para operacao em sistemas de radio-recepcao. O projeto e a fabricacao de chaves de RF, LNAs, mixer e VCOs sao apresentados. A tecnica SMILE (Spatial MultIplexing ofLocal Elements) foi adotada devido as suas vantagens e funcionalidade para a otimizacao fisica de antenas inteligentes. Essa tecnica requer um chaveamento sequencial das antenas do arranjo e para tal foi desenvolvido um controle de chaveamento acionado por um VCO digital. A demultiplexacao analogica do sinal e implementada atraves de um OTA e chaves analogicas diferenciais. Assim, alem da introducao de novas topologias de circuitos integrados, este trabalho estabelece procedimentos de projeto e simulacao associados a validacao dos dispositivos fabricados. Palavras-chave: circuitos integrados, radio-recepcao, antenas inteligentes, SMILE Abstract
The reliability level of a power generation system is an important problem which is concerned by ... more The reliability level of a power generation system is an important problem which is concerned by both electricity producers and electricity consumers. Why? It is known that the high reliability level may result in additional utility cost, and the low reliability level may result in additional consumer's cost, so the optimum reliability level should be determined such that the total cost can reach its minimum. Four optimization models for power generation system reliability are constructed, and the proven efficient solutions for these models are also given.
We present here an extended summary of our unified, bi-scale theory of gravitational and strong i... more We present here an extended summary of our unified, bi-scale theory of gravitational and strong interactions [which is mathematically analogous to the last version of N. Rosen’s bi-metric theory and yields physical results similar to strong gravity’s]. This theory, developed during the last 20 years, is purely geometrical in nature, adopting the methods of General Relativity for the description of hadron structure and strong interactions. In particular, hadrons are associated with “strong black-holes”, from the external point of view, and with “micro-universes”, from the internal point of view. Among the results herein presented, let us mention the derivation: (i) of confinement and (ii) asymptotic freedom for the hadron constitutents; (iii) of the Yukawa behaviour for the strong potential at the static limit; (iv) of the strong coupling “constant”, and (v) of mesonic mass spectra.
2010 IEEE 26-th Convention of Electrical and Electronics Engineers in Israel, 2010
The AC power supply clocked circuits is a class of digital gates which uses clock signals replaci... more The AC power supply clocked circuits is a class of digital gates which uses clock signals replacing the VDD and ground terminals in the static gates. In this paper the guideline for an AC-clocked logic gate is described. One crucial problem related to digital circuits design is the zero-order calculation or first guess on the device dimensions. The DCVSL-Differential Cascode
In this note, we first obtain the decomposition of the non-relativistic field velocity into the c... more In this note, we first obtain the decomposition of the non-relativistic field velocity into the classical part (i.e., the velocity w=p/m OF the center-of-mass (CM), and the so-called quantum part (i.e., the velocity V of the motion IN the CM frame (namely, the internal spin-motion or Zitterbewegung), these two parts being orthogonal. Our starting point is the Pauli current. Then,
A crescente enfase sobre a operacao portatil de computadores e sistemas de telecomunicacao priori... more A crescente enfase sobre a operacao portatil de computadores e sistemas de telecomunicacao prioriza circuitos de baixa potencia, ainda que de alta velocidade. As opcoes tecnologicas existentes para aplicacoes digitais na faixa de 100MHz ate 1 GHz sao as familias ECL em silicio, DCFL em arseneto de galio (GaAs), bem como ASICs CMOS realizados em processos avancados de Si, e somente as duas ultimas podem proporcionar baixos consumos de potencia. Em GaAs, DCFL e a principal opcao de familiadigital de baixa potencia. Neste trabalho, descreve-se o projeto full-custom de um CI divisor de frequencias de modulo variavel e contador de decada, realizado na familia DCFL de GaAs. A topologia deste CI e inteiramente baseada na arquitetura classica do TTL 7490, que foi escolhida por causa de sua versatilidade, e toda a sua funcionalidade logica e mantida: o CI proposto pode operar tanto como um contador BCD quanto como um divisor de frequencias por N, com N na faixa de 2 ate 10. A razao da divisao, N, pode ser configurada unicamente atraves de conexoes diretas entre pinos do CI. Por isso, o CI projetado neste trabalho sera referido como o 7490-like. Suas aplicacoes sao em sintese/divisao de frequencias, contagem, instrumentacao de alta frequencia e na composicao de circuitos digitais de alta velocidade, podendo-se usa-lo na entrada de outros blocos. ... Observacao: O resumo, na integra, podera ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract
Este trabalho apresenta dois topicos de pesquisa, o primeiro e referente ao projeto e desenvolvim... more Este trabalho apresenta dois topicos de pesquisa, o primeiro e referente ao projeto e desenvolvimento da tecnologia de fabricacao de Chaves MEMS (Micro Electro Mechanical System) de RF e o segundo e o projeto de circuitos integrados. No que se refere a chaves MEMS, descreve-se o processo e a metodologia para projeto de Chaves MEMS paralela sobre linha de transmissao coplanar (CPW). A estrutura e composta de uma ponte metalica suspensa em ambos os lados por dois postes metalicos conectados ao plano de terra. As chaves sao projetadas para uma baixa tensao de ativacao (16 V) e com larga banda de operacao em frequencia (400 MHz ? 4GHz) possibilitando seu uso na maioria dos padroes de sistemas de comunicacao. Tambem e descrita a metodologia do projeto auxiliado por simulacoes eletromecânicas e eletromagneticas e finalmente e apresentada a caracterizacao de 4 chaves construidas. Apos extensa pesquisa na literatura tecnico-cientifica, foi identificado que este e o primeiro trabalho no Brasil dedicado ao desenvolvimento de tecnologia de fabricacao de chaves MEMS. Os projetos de circuitos integrados foram realizados em tecnologia CMOS 0,35 ?m e incluem: multiplicador de tensao e oscilador em anel, chaveador SPDT (Single Pole Double Through), amplificador de baixo ruido e modulador BPSK. Sendo os circuitos multiplicador de tensao e oscilador em anel projetados para aplicacoes em chaves MEMS. Os circuitos SPDT, amplificador de baixo ruido e modulador BPSK sao parte integrante de Front-End de RF, com recepcao em 1,8 GHz (banda D - GSM) e transmissao em 868,3 MHz (padrao Zigbee). Sao descritos os guias de projeto para cada circuito com simulacoes e desenho de layout. Especificamente para os circuitos, multiplicador de tensao e amplificador de baixo ruido sao apresentadas novas topologias. Estes dois circuitos estao em via de preparacao de patente. Finalmente, as caracterizacoes de cada circuito sao apresentadas, com excecao do modulador BPSK Abstract
2018 IEEE 19th Latin-American Test Symposium (LATS), 2018
This work presents a novel method to test and verify the impact and failure mechanisms of the RF ... more This work presents a novel method to test and verify the impact and failure mechanisms of the RF interference injection on smart power integrated circuits, over of control loop circuits, checking the stability, gain and phase margin changes. The design and test algorithm is developed, as well as is proposed a robust design guide line. Theoretical analysis, simulation and test results from a silicon vehicle blocks implemented in 0.35um and 0.6um CMOS technology are presented and discussed.
Este trabalho descreve a tecnologia desenvolvida para construcao de MESFETs de GaAs, (Metal Semic... more Este trabalho descreve a tecnologia desenvolvida para construcao de MESFETs de GaAs, (Metal Semiconductor Field Effect Transistors de Arseneto de Galio), com geometria de porta micron e submicron. Apresenta em detalhes todas as etapas para a construcao destes dispositivos e os resultados obtidos. Mostramos que, a partir de fotolitografia convencional e procedimentos com tecnicos de auto-alinhamento, e possivel construir transitores MESFETs de GaAS para aplicacao analogica (faixa de microondas) e com potencialidades para operacao em circuitos intregrados digitais de GaAs. Transistores foram construidos usando esta tecnica e as caracteristicas estatisticas e dinâmicas obtidas estao de conformidade com as especificacoes tipicas destes dispositivos, amplamente divulgados na literatura. Apresentamos, tambem, um amplo estudo, em forma de ?tutorial?, de varias alternativas tecnologicas para conturcao de MESFESTs. Ainda, uma extensa analise dos modelos para MESFETs e apresentada, indicando ...
Este trabalho tem como escopo o projeto e implementacao de indutores ativos em tecnologia CMOS pa... more Este trabalho tem como escopo o projeto e implementacao de indutores ativos em tecnologia CMOS para operacao em sistemas de radio frequencia. A grande area demandada por indutores passivos integrados, bem como a sua baixa indutância e baixo fator de qualidade associados, apresentam-se como um dos maiores limitantes no projeto de circuitos integrados aplicados as comunicacoes. Como alternativa, indutores ativos integrados tem sido propostos. O uso de topologias de circuitos que emulam o efeito do indutor passivo convencional torna-se atraente ao passo que o grau de compactacao e seletividade podem ser obtidos. Quatro topologias distintas de indutores ativos integrados sao abordadas, bem como uma aplicacao pratica. Resultados de simulacao e de experimentos sao apresentados Abstract
2008 7th International Caribbean Conference on Devices, Circuits and Systems, 2008
This work describes the design and modeling of RF and ground pads as a GSG structure for on-wafer... more This work describes the design and modeling of RF and ground pads as a GSG structure for on-wafer measurements. An equivalent circuit is proposed take into account ESD protection and the parasitic elements of the structure. The problem of the impedance contact between the microprobe and the GSG structure is also reported, as well as, results of an application using
In this work, a metamaterial-based antenna is designed to operate at 2.5 GHz for RFID application... more In this work, a metamaterial-based antenna is designed to operate at 2.5 GHz for RFID applications. The proposed device is composed by a circular antenna surrounded by fractal metamaterial structures placed at strategic positions, improving bandwidth and enhancing the antenna attunement at a desired frequency. The obtained results show that the use of the proposed antenna in RFID systems is very promising.
SMILE (spatial multiplexing of local element) technique is a front-end receiver architecture whic... more SMILE (spatial multiplexing of local element) technique is a front-end receiver architecture which uses only one RF channel, carrying multiplexed information from multiple antennas. In this work, a fully integrated LNA (Low Noise Amplifier) in a 0.35 mum CMOS technology with four input channels and multiplex function is presented. The performance characteristics of the LNA such as gain, noise figure, and input impedance are shown in this work. The specifications and performance are in close agreement, validating the proposed compact design.
In this paper, we introduce a recent concept that applies MEMS technical procedures to printed ci... more In this paper, we introduce a recent concept that applies MEMS technical procedures to printed circuit boards (PCB). This is a novel technology for RF MEMS components. Particularly MEMS switches, can be fabricated on any PCB substrate enabling monolithic integration with others elements on the same substrate offering adaptability features to the communication systems. For comparison purposes with our previous
Esta pesquisa tem por objetivo a concepcao de novas topologias de circuitos integrados e suas car... more Esta pesquisa tem por objetivo a concepcao de novas topologias de circuitos integrados e suas caracterizacoes para operacao em sistemas de radio-recepcao. O projeto e a fabricacao de chaves de RF, LNAs, mixer e VCOs sao apresentados. A tecnica SMILE (Spatial MultIplexing ofLocal Elements) foi adotada devido as suas vantagens e funcionalidade para a otimizacao fisica de antenas inteligentes. Essa tecnica requer um chaveamento sequencial das antenas do arranjo e para tal foi desenvolvido um controle de chaveamento acionado por um VCO digital. A demultiplexacao analogica do sinal e implementada atraves de um OTA e chaves analogicas diferenciais. Assim, alem da introducao de novas topologias de circuitos integrados, este trabalho estabelece procedimentos de projeto e simulacao associados a validacao dos dispositivos fabricados. Palavras-chave: circuitos integrados, radio-recepcao, antenas inteligentes, SMILE Abstract
The reliability level of a power generation system is an important problem which is concerned by ... more The reliability level of a power generation system is an important problem which is concerned by both electricity producers and electricity consumers. Why? It is known that the high reliability level may result in additional utility cost, and the low reliability level may result in additional consumer's cost, so the optimum reliability level should be determined such that the total cost can reach its minimum. Four optimization models for power generation system reliability are constructed, and the proven efficient solutions for these models are also given.
We present here an extended summary of our unified, bi-scale theory of gravitational and strong i... more We present here an extended summary of our unified, bi-scale theory of gravitational and strong interactions [which is mathematically analogous to the last version of N. Rosen’s bi-metric theory and yields physical results similar to strong gravity’s]. This theory, developed during the last 20 years, is purely geometrical in nature, adopting the methods of General Relativity for the description of hadron structure and strong interactions. In particular, hadrons are associated with “strong black-holes”, from the external point of view, and with “micro-universes”, from the internal point of view. Among the results herein presented, let us mention the derivation: (i) of confinement and (ii) asymptotic freedom for the hadron constitutents; (iii) of the Yukawa behaviour for the strong potential at the static limit; (iv) of the strong coupling “constant”, and (v) of mesonic mass spectra.
2010 IEEE 26-th Convention of Electrical and Electronics Engineers in Israel, 2010
The AC power supply clocked circuits is a class of digital gates which uses clock signals replaci... more The AC power supply clocked circuits is a class of digital gates which uses clock signals replacing the VDD and ground terminals in the static gates. In this paper the guideline for an AC-clocked logic gate is described. One crucial problem related to digital circuits design is the zero-order calculation or first guess on the device dimensions. The DCVSL-Differential Cascode
In this note, we first obtain the decomposition of the non-relativistic field velocity into the c... more In this note, we first obtain the decomposition of the non-relativistic field velocity into the classical part (i.e., the velocity w=p/m OF the center-of-mass (CM), and the so-called quantum part (i.e., the velocity V of the motion IN the CM frame (namely, the internal spin-motion or Zitterbewegung), these two parts being orthogonal. Our starting point is the Pauli current. Then,
A crescente enfase sobre a operacao portatil de computadores e sistemas de telecomunicacao priori... more A crescente enfase sobre a operacao portatil de computadores e sistemas de telecomunicacao prioriza circuitos de baixa potencia, ainda que de alta velocidade. As opcoes tecnologicas existentes para aplicacoes digitais na faixa de 100MHz ate 1 GHz sao as familias ECL em silicio, DCFL em arseneto de galio (GaAs), bem como ASICs CMOS realizados em processos avancados de Si, e somente as duas ultimas podem proporcionar baixos consumos de potencia. Em GaAs, DCFL e a principal opcao de familiadigital de baixa potencia. Neste trabalho, descreve-se o projeto full-custom de um CI divisor de frequencias de modulo variavel e contador de decada, realizado na familia DCFL de GaAs. A topologia deste CI e inteiramente baseada na arquitetura classica do TTL 7490, que foi escolhida por causa de sua versatilidade, e toda a sua funcionalidade logica e mantida: o CI proposto pode operar tanto como um contador BCD quanto como um divisor de frequencias por N, com N na faixa de 2 ate 10. A razao da divisao, N, pode ser configurada unicamente atraves de conexoes diretas entre pinos do CI. Por isso, o CI projetado neste trabalho sera referido como o 7490-like. Suas aplicacoes sao em sintese/divisao de frequencias, contagem, instrumentacao de alta frequencia e na composicao de circuitos digitais de alta velocidade, podendo-se usa-lo na entrada de outros blocos. ... Observacao: O resumo, na integra, podera ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract
Este trabalho apresenta dois topicos de pesquisa, o primeiro e referente ao projeto e desenvolvim... more Este trabalho apresenta dois topicos de pesquisa, o primeiro e referente ao projeto e desenvolvimento da tecnologia de fabricacao de Chaves MEMS (Micro Electro Mechanical System) de RF e o segundo e o projeto de circuitos integrados. No que se refere a chaves MEMS, descreve-se o processo e a metodologia para projeto de Chaves MEMS paralela sobre linha de transmissao coplanar (CPW). A estrutura e composta de uma ponte metalica suspensa em ambos os lados por dois postes metalicos conectados ao plano de terra. As chaves sao projetadas para uma baixa tensao de ativacao (16 V) e com larga banda de operacao em frequencia (400 MHz ? 4GHz) possibilitando seu uso na maioria dos padroes de sistemas de comunicacao. Tambem e descrita a metodologia do projeto auxiliado por simulacoes eletromecânicas e eletromagneticas e finalmente e apresentada a caracterizacao de 4 chaves construidas. Apos extensa pesquisa na literatura tecnico-cientifica, foi identificado que este e o primeiro trabalho no Brasil dedicado ao desenvolvimento de tecnologia de fabricacao de chaves MEMS. Os projetos de circuitos integrados foram realizados em tecnologia CMOS 0,35 ?m e incluem: multiplicador de tensao e oscilador em anel, chaveador SPDT (Single Pole Double Through), amplificador de baixo ruido e modulador BPSK. Sendo os circuitos multiplicador de tensao e oscilador em anel projetados para aplicacoes em chaves MEMS. Os circuitos SPDT, amplificador de baixo ruido e modulador BPSK sao parte integrante de Front-End de RF, com recepcao em 1,8 GHz (banda D - GSM) e transmissao em 868,3 MHz (padrao Zigbee). Sao descritos os guias de projeto para cada circuito com simulacoes e desenho de layout. Especificamente para os circuitos, multiplicador de tensao e amplificador de baixo ruido sao apresentadas novas topologias. Estes dois circuitos estao em via de preparacao de patente. Finalmente, as caracterizacoes de cada circuito sao apresentadas, com excecao do modulador BPSK Abstract
2018 IEEE 19th Latin-American Test Symposium (LATS), 2018
This work presents a novel method to test and verify the impact and failure mechanisms of the RF ... more This work presents a novel method to test and verify the impact and failure mechanisms of the RF interference injection on smart power integrated circuits, over of control loop circuits, checking the stability, gain and phase margin changes. The design and test algorithm is developed, as well as is proposed a robust design guide line. Theoretical analysis, simulation and test results from a silicon vehicle blocks implemented in 0.35um and 0.6um CMOS technology are presented and discussed.
Este trabalho descreve a tecnologia desenvolvida para construcao de MESFETs de GaAs, (Metal Semic... more Este trabalho descreve a tecnologia desenvolvida para construcao de MESFETs de GaAs, (Metal Semiconductor Field Effect Transistors de Arseneto de Galio), com geometria de porta micron e submicron. Apresenta em detalhes todas as etapas para a construcao destes dispositivos e os resultados obtidos. Mostramos que, a partir de fotolitografia convencional e procedimentos com tecnicos de auto-alinhamento, e possivel construir transitores MESFETs de GaAS para aplicacao analogica (faixa de microondas) e com potencialidades para operacao em circuitos intregrados digitais de GaAs. Transistores foram construidos usando esta tecnica e as caracteristicas estatisticas e dinâmicas obtidas estao de conformidade com as especificacoes tipicas destes dispositivos, amplamente divulgados na literatura. Apresentamos, tambem, um amplo estudo, em forma de ?tutorial?, de varias alternativas tecnologicas para conturcao de MESFESTs. Ainda, uma extensa analise dos modelos para MESFETs e apresentada, indicando ...
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Papers by LUIZ Carlos Kretly