Instrumentation de mesure sur puce pour systèmes autotestables. Application à la mesure de bruit de phase basée sur des résonnateurs BAW

Sylvain Godet (1)

1 LAAS-MOST - Équipe Microondes et Opto-microondes pour Systèmes de Télécommunications

This works deals with an integrated phase noise test bench for BAW resonators. The technology which has been used is the SiGe :C 0.25 ¼m BiCMOS7RF process from ST Microelectronics. A current trend is to integrate testing facilities next to more or less complex circuits. The integrated test bench for measuring phase noise can relieve us of the constraints of external probing measurement and high cost. The simultaneous integration of the test circuit with the systems to measure also allows to fully exploit component matching possibilities available on the same substrate. On-chip measurement greatly simplifies the testing process, minimizing the use of bulky external measurement equipment and high cost. It also allows to follow the system characteristic variations, in time or after various damages. This measure leads naturally to the design of self-testable, therefore self-reconfigurable, ICs. The goal of this thesis was to define the component architectures and the design of the integrated phase noise test bench, depending on the measurement accuracy. We show that this highly performant instrumentation system can be integrated in a standard SiGe technology.

Ce manuscrit présente l'intégration conjointe d'un banc de mesure de bruit de phase et de résonateurs BAW sur lesquels doit s'effectuer la mesure. Une tendance actuelle vise à intégrer à côté de systèmes plus ou moins complexes, des circuits permettant d'en faciliter les tests. L'intégration du banc de mesure de bruit de phase permet de nous affranchir des contraintes provenant de la mesure externe sous pointes et du coût élevé associé. L'intégration simultanée des circuits de tests avec les systèmes à mesurer, permet également d'exploiter pleinement les possibilités d'appariement de composants disponibles sur un même substrat. Ce type de mesure On-Chip simplifie considérablement la procédure de test, en minimisant l'utilisation de matériel de mesure externe encombrant et de coût élevé. Elle évite aussi les dispersions inhérentes à l'utilisation de composants discrets externes, offrant la possibilité de suivre facilement l'évolution des caractéristiques du système, soit dans le temps, soit après divers types de dégradations. Cette mesure intégrée conduit naturellement à la conception de circuits autotestables, et donc autoreconfigurables. Notre travail de thèse a consisté à définir l'architecture, ainsi que le dimensionnement des différents éléments du banc de mesure, en fonction de la précision de mesure souhaitée. Nous avons montrer qu'un système d'instrumentation performant peut s'intégrer dans une technologie SiGe standard.

Mots clés: On-chip phase-noise measurement circuit; Integrated phase noise test bench; Silicon bipolar/ BiCMOS process technology; RF analog circuits; Phase noise; Frequency divider; Operationnal amplifier; Mixer; Phase detector; BAW resonators; VCO; PLL; Microwave circuits

Mots clés: Banc de mesure de bruit de phase intégrée; Transistor bipolaire; BiCMOS; Circuits analogiques RF; HF; Bruit de phase; Diviseur de fréquence; RFIC; ICs; AOP; Amplificateur opérationnel; Mélangeur; Détecteur de phase; Résonateurs BAW; FBAR; SMR; Oscillateurs; Circuits micro-ondes

Domaines: Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Sylvain Godet. Instrumentation de mesure sur puce pour systèmes autotestables. Application à la mesure de bruit de phase basée sur des résonnateurs BAW. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00509145⟩