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Aplicación de la programación geométrica en el diseño de amplificadores operacionales integrados en tecnología cmos

Resumen

En este proyecto se diseñan tres topologías de amplificadores operacionales, usando programación geométrica para automatizar el proceso de diseño y optimizar el desempeño de loscircuitos. La tendencia de la electrónica moderna es integrar en un mismo chip sistemas electrónicoscompletos, que incluyen simultaneamente circuitos digitales y analógicos. El diseño de laparte digital de estos sistemas está altamente automatizado por la existencia y el desarrollode herramientas CAD, sin embargo la parte analógica del circuito representa el punto críticoen el proceso de diseño, pues la complejidad del problema de diseño analógico hacen de ésteun proceso intuitivo y de mucha creatividad pero dispendioso en tiempo. La industria de lossemiconductores demanda el desarrollo de metodologías de diseño que puedan ser aplicadaseficientemente en el diseño de complejos circuitos de señal mezclada. Una alternativa de diseño de circuitos integrados analógicos, es representar el diseño como un problema de optimización matemática conocido como programación geométrica. Lasventajas de resolver un programa geométrico son la obtención del óptimo global, muy alta develocidad de convergencia y la posibilidad de automatizar el diseño. El principal inconveniente de este enfoque, es que no todos los parámetros o ecuaciones que caracterizan un circuitoson compatibles con la forma del problema de optimización; además, se requieren modelosespeciales para el transistor que involucran error entre los resultados de optimización y elcomportamiento mostrado por el circuito en simulación. Este proyecto estudia y aplica todas las etapas del diseño analógico usando programacióngeométrica, además se proponen soluciones para las principales limitantes de diseño. Losresultados son verificados en tres configuraciones típicas de amplificadores operacionales, para los cuales se desarrolló una herramienta que permite realizar diseños automáticamente.