برنامه درسی

لیست برنامه های درسی

پیش نیاز درس

مدارهای مجتمع خطی پیشرفته (CMOS I)

منابع

1.) P.E. Allen and D.R. Holberg, CMOS Analog Circuit Design – 3rd Ed., Oxford
University Press, 2012.
2.) P.R. Gray, P.J. Hurst, S.H. Lewis and R.G. Meyer, Analysis and Design of Analog
Integrated Circuits – 4th Ed., John Wiley and Sons, Inc., 2001.
3.) B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill, Inc., 2001.
4.) R.J. Baker, H.W. Li and D.E. Boyce, CMOS Circuit Design, Layout, and
Simulation, IEEE Press, 1998.
5.) D. Johns and K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, John Wiley and Sons,
Inc., 1997.
6.) K.R. Laker and W.M.C. Sansen, Design of Analog Integrated Circuits and Systems,
McGraw-Hill, Inc., 1994.
7.) R.L. Geiger, P.E. Allen and N.R. Strader, VLSI Techniques for Analog and Digital
Circuits, McGraw-Hill, Inc., 1990.
8.) A. Hastings, The Art of Analog Layout – 2nd Ed., Prentice-Hall, Inc., 2005.
9.) J. Williams, Ed., Analog Circuit Design - Art, Science, and Personalities,
Butterworth-Heinemann, 1991.
10.) R.A. Pease, Troubleshooting Analog Circuits, Butterworth-Heinemann, 1991.

هدف از طرح درس
  • Students can derive the performance of complex analog CMOS circuits (such as switched-capacitor amplifiers and class-AB amplifiers) in terms of amplification, noise and distortion.
  • Given the specifications for a CMOS circuit, students can chose the best architecture for the circuit and design and optimize the circuit to meet the specifications, by means of first-order hand calculations and verification by a Spice-like simulator.
تعداد واحد ۳
روش تدریس

تدریس در سر کلاس به صورت حضوری از روی اسلایدهای تهیه شده از مراجع

نحوه ارزیابی

یان ترم: 8 - 6 نمره

پایان ترم: 10 - 8 نمره

تکالیف: 2 نمره

پروژه پایانی:  4 نمره

جمع:  22 نمره

زمان بندی و نحوه ارائه درس

جلسه اول و دوم - Nonlinearity & Distortion

جلسه سوم - MOS Transistor nonlinearity

جلسه چهارم- MOS Transistor nonlinearity (بخش دوم)

جلسه پنجم- اثرهای ناخواسته در طراحی Ringing) - Mixed Mode)

جلسه ششم - Substreat-Noise

جلسه هفتم - Layout Consideration

جلسه هشتم - Layout Consideration 2

جلسه نهم تا دوازدهم - Thermal Feedback - Op_AMP Review

جلسه سیزدهم - دوره تقویت کننده های یک طبقه و دو طبقه

جلسه چهاردهم  و پانزدهم- تقویت کننده دو طبقه و پنج روش جبران‌سازی آن-Doubelt-تقویت کننده سه طبقه

جلسه شانزدهم - تقویت کننده‌های کلاس AB

جلسه هفدهم - Current Mode AMP'S

جلسه هجدهم - ادامه Current Mode AMP's ، طراحی روشمند تقویت کننده‌های CMOS

جلسه نوزدهم - طراحی روشمند تقویت کننده‌های یک طبقه foalded cascode

جلسه بیستم و بیست و یکم - ادامه طراحی روشمند تقویت کننده‌های دو طبقه - دوره switch

جلسه بیست و دوم - ادامه دوره switch و مدار‌های clock boot straping

جلسه بیست و سوم - مدار‌های .switch-cap

جلسه بیست و چهارم - (switched-op amp / reset-op amp / switched-current(SI

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
ش: 14 تا 16، کلاس: 229 برق، ی: 14 تا 16، کلاس: 229 برق، هفته های فرد

The goal of this course is to introduce students to the design of advanced analog circuits in modern CMOS technology. Students will learn how to use basic building blocks, such as current mirrors and differential pairs, to build more complex CMOS circuits, such as two-stage amplifiers. At the end of the course, the students will be able to design and optimize a complex CMOS circuit given its specifications.

 - - -
منابع
1.Volnei A. Pedroni,  Circuit Design with VHDL, 3rd ed, MIT Press, 2020. (main Reference)
2.M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, Digital Design With an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and System Verilog, 6ed, Pearson Education, 2019. مترجم: دکترحسن سید رضی
3.Zainalabedin Navabi, VHDL: Modular Design and Synthesis of Cores and Systems, 2nd ed, Mac Graw Hill, 2007.مترجم: مهندس رضا فانی
4.A. Arockia Bazil Raj, FPGA based embedded system developer's guide, CRC Press- Taylor & Francis, 2018. (has good examples but no recommended for beginners)
5.Robert Reese, Mitchell Thornton, Introduction to Logic Synthesis using Verilog HDL, IEEE, 2006.
6.Thomas & Moorby, The Verilog Hardware Description Language, 5rd ed, Kluwer Academic, 2002.
7.Steve Kilts, Advanced FPGA Design: Architecture, Implementation, and Optimization, 1st Ed, Wiley-IEEE, 2007.
8.Course Lecture notes
طرح درس

1- Review of Logical Circuits:

- Combinational Circuits

- Sequential Circuits

- Finite State Machines

- Course Description

2- FPGA Architectures:

- Introduction

- Simple Programmable Logic Devices (SPLDs)

- Complex Programmable Logic Devices (CPLDs)

- Field-Programmable Gate Array (FPGAs)

 -Application Specific Integrated Circuits (ASICs)

3- VHDL:

- Introduction to VHDL

- Code Structure and Composition

- Predefined data types

- User defined Data types

- Operators and Attributes

- Concurrent Code

- Sequential Code

- Packages and subprograms

4- Introduction to IC Design:

- Integrated Circuits (IC) History

- Digital Design versus Analog Design

- ASIC versus FPGA

- Design Abstraction and Metrics

- CMOS as the building block of Digital ASICs

- Layout

- Packaging

هدف از طرح درس

VHDL is frequently used for two different goals: simulation of electronic designs and synthesis of such designs. Synthesis is a process where a VHDL is compiled and mapped into an implementation technology such as an FPGA or an ASIC. Not all constructs in VHDL are suitable for synthesis.

تعداد واحد ۳
روش تدریس

تدریس در سر کلاس به صورت حضوری از روی اسلایدهای تهیه شده از مراجع

نحوه ارزیابی

یان ترم: 8 - 6 نمره

پایان ترم: 10 - 8 نمره

تکالیف: 2 نمره

پروژه پایانی:  4 نمره

جمع:  22 نمره

زمان بندی و نحوه ارائه درس

Review of Logical Circuits; 2 weeks

FPGA Architectures; 4 weeks

VHDL; 5 weeks

Introduction to IC Design:3 weeks

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
ی: 8 تا 10، کلاس: 264 برق، س: 14 تا 16، کلاس: 264 برق، هفته های زوج - - -
منابع

1.Volnei A. Pedroni,  Circuit Design with VHDL, 3rd ed, MIT Press, 2020. (main Reference)

2.M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, Digital Design With an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and System Verilog, 6ed, Pearson Education, 2019. مترجم: دکترحسن سید رضی

3.Zainalabedin Navabi, VHDL: Modular Design and Synthesis of Cores and Systems, 2nd ed, Mac Graw Hill, 2007.مترجم: مهندس رضا فانی

4.A. Arockia Bazil Raj, FPGA based embedded system developer's guide, CRC Press- Taylor & Francis, 2018. (has good examples but no recommended for beginners)

5.Robert Reese, Mitchell Thornton, Introduction to Logic Synthesis using Verilog HDL, IEEE, 2006.

6.Thomas & Moorby, The Verilog Hardware Description Language, 5rd ed, Kluwer Academic, 2002.

7.Steve Kilts, Advanced FPGA Design: Architecture, Implementation, and Optimization, 1st Ed, Wiley-IEEE, 2007.

8.Course Lecture notes

تعداد واحد ۳
نحوه ارزیابی

یان ترم: 8 - 6 نمره

پایان ترم: 10 - 8 نمره

تکالیف: 2 نمره

پروژه پایانی:  4 نمره

جمع:  22 نمره

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه:( 8:0 تا 10:0 ) ، کلاس:( 256برق ) ، سه شنبه:( 14:0 تا 16:0 ) ، کلاس:( 256برق ) هفته های زوج - - -
پیش نیاز درس

طراحی مدارهای مجتمع خطی

منابع

کتاب درسی و مباحث درس:

کتاب RF Microelectronics، نوشته بهزاد رضوی، نسخه دوم، چاپ 2012

این کتاب مرجع اصلی درس است و مباحث درس منطبق بر فصول کتاب است.

مراجع دیگر

مقالات مجلات JSSC (IEEE Journal of Solid State Circuits)

مقالات مجلات JTCAS (IEEE Transactions on Circuit and System)

مقالات کنفرانس های ISSCC (International Solid State Circuits Conference)

کنفرانس های دیگر: RFIC Symposium، VLSI Symposium، CICC، TCAS ، ...

کتب مفید دیگر

2- The Design of CMOS Radio Frequency Integrated Circuits, Thomas H. Lee, Cambridge University Press,  2nd Edition, 2012.

3- Radio Frequency Integrated Circuits and Systems, Hooman Darabi, Cambridge University Press, 2nd Edition, 2020.

4- Silicon-Based RF Front-Ends for Ultra Wideband Radios, Aminghasem Safarian and Payam Heydari, Springer, 2008.

5- The Design of Low Noise Oscillator, Ali Hajimiri and Thomas H. Lee, Kluwer Academic Publishers, 2003.

6- Radio Frequency Integrated Circuits and Technologies, Frank Ellinger, Springer, 2nd Edition, 2008.

فایل پیوست اول 1- Behzad Razavi. - RF microelectronics _-Prentice Hall, (c2012.).pdf
فایل پیوست دوم 2- Thomas H. Lee - The design of CMOS radio-frequency integrated circuits-Cambridge Univ. Press (2012).pdf
هدف از طرح درس

Learn the design of radio-frequency integrated circuits used for wireless communications. This class focuses on theoretical and practical RF circuit design techniques from architecture down to transistor level circuit design.

تعداد واحد ۳
روش تدریس

تدریس در سر کلاس به صورت حضوری از روی اسلایدهای تهیه شده از مراجع

نحوه ارزیابی

یان ترم: 8 - 6 نمره

پایان ترم: 10 - 8 نمره

تکالیف: 2 نمره

پروژه پایانی:  4 نمره

جمع:  22 نمره

زمان بندی و نحوه ارائه درس

مباحث درس:

مبحث  فصل کتاب  تعداد جلسات

- مفاهیم پایه در طراحی RF  فصل 2   3 جلسه

- مفاهیم مخابراتی  فصل 3  1 جلسه

- معماری های فرستنده گیرنده  فصل 4  3 جلسه

- تقویت کننده کم نویز  فصل 5  5 جلسه

- میکسر  فصل 6  5 جلسه

- المانهای غیرفعال  فصل 7  -

- نوسانساز  فصل 8  5 جلسه

- حلقه قفل فاز  فصل 9و 10و 11  3 جلسه (یک درس ارشد/دکتری 3 واحد)

- تقویت کننده توان  فصل 12  3 جلسه (یک درس ارشد/دکتری 3 واحد)

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه:( 10:0 تا 12:0 ) ، کلاس:( 263برق ) ، سه شنبه:( 16:0 تا 18:0 ) ، کلاس:( 263برق ) هفته های فرد

his course introduce the principles, analysis, and design of CMOS Radio frequency (RF) integrated circuits for wireless communication systems. Besides system level design considerations for RFIC, this course also present  rule-of-thumbs in designing RF main blocks such as Low-Noise-Amplifier (LNA), mixer, Voltage-Controlled-Oscillator (VCO), and Phase-Locked-Loop (PLL). Students are supposed to understand architectures of RF system and master the keypoint of designing RF circuits. They are also required to design circuits and do simulation with Cadence SpectreRF during lab time. By taking this course, students can make good preparations for their research in relevant areas.

 - - -
پیش نیاز درس

طراحی مدارهای مجتمع خطی

مدارهای مجتمع فرکانس رادیویی (RFIC)

منابع

1- RFIC and MMIC Design and Technology (fabrication) 2009

2- RF and Microwave Semiconductor Device Handbook (Physics and technology) 2003

3- Microwave Solid State Circuit Design 2003

4- Practical MMIC Design (good for Smith chart) 2006

5- Passive RF & Microwave Integrated Circuits 2004

6- Many IEEE Journal Papers for each topic (will be mentioned during lectures)

طرح درس
  1. Review of Field & Wave, Microwave
  2. Passive Microwave Devices
  3. Active III-V Devices
  4. Amplifier Design
  5. Oscillator Design
  6. Mixers and Non-Linear Circuits
  7. Switches, Attenuators and Phase Shifters
  8. CAD Software
  9. Layout Techniques
  10. Simulation and Verification
هدف از طرح درس

The Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC) and millimeter wave MMIC (mm MMIC) employ compound semiconductors that operate at higher frequency ranges to support data communication through signal amplification, attenuation, switching, mixing, and oscillation

تعداد واحد ۳
روش تدریس

تدریس در سر کلاس به صورت حضوری از روی اسلایدهای تهیه شده از مراجع

نحوه ارزیابی

میان ترم: 8 - 6 نمره

پایان ترم: 10 - 8 نمره

تکالیف: 2 نمره

پروژه پایانی:  4 نمره

جمع:  22 نمره

زمان بندی و نحوه ارائه درس

Review of Field & Wave, Microwave; 1 week
Passive Microwave Devices; 2 week
Active III-V Devices; 2 week
Amplifier Design; 2 week
Oscillator Design; 2 week
Mixers and Non-Linear Circuits; 2 week
Switches, Attenuators and Phase Shifters; 2 week
CAD Software; 1 week
Layout Techniques; 1 week
Simulation and Verification; 1 week

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
شنبه:( 14:0 تا 16:0 ) ، کلاس:( 258برق ) ، هفته های زوج، یکشنبه:( 16:0 تا 18:0 ) ، کلاس:( 258برق )

A Monolithic Microwave Integrated Circuit, or MMIC (sometimes pronounced "mimic"), is a type of integrated circuit (IC) device that operates at microwave frequencies (300MHz to 300GHz). These devices typically perform functions such as microwave mixing, power amplification, low-noise amplification, and high-frequency switching. Inputs and outputs on MMIC devices are frequently matched to a characteristic impedance of 50 ohms. This makes them easier to use, as cascading of MMICs does not then require an external matching network. Additionally, most microwave test equipment is designed to operate in a 50-ohm environment.

MMICs are dimensionally small (from around 1mm² to 10mm²) and can be mass-produced, which has allowed the proliferation of high-frequency devices such as cellular phones. MMICs were originally fabricated using gallium arsenide (GaAs), a III-V compound semiconductor. It has two fundamental advantages over silicon (Si), the traditional material for IC realization: device (transistor) speed and a semi-insulating substrate. Both factors help with the design of high-frequency circuit functions. However, the speed of Si-based technologies has gradually increased as transistor feature sizes have reduced, and now MMICs can be fabricated in Si technology. The primary advantage of Si technology is its lower fabrication cost compared with GaAs. Silicon wafer diameters are larger (typically 8" to 15" compared with 4" to 8" for GaAs) and the wafer costs are lower, contributing to a less expensive IC.

 - - -
پیش نیاز درس

الکترونیک 1

منابع

1- Behzad Razavi, Fundamentals of Microelectronics_2021_Wiley

2- مبانی الکترونیک- جلد دوم- انتشارات نشر شیخ بهایی- نویسنده: دکتر سیدعلی میرعشقی

طرح درس

هفته اول: مروری بر رفتار ترانزیستور و مفهوم تحلیل سیگنال کوچک

هفته دوم: مروری بر توپولوژیهای پایه تقویت کننده

هفته سوم: مروری بر توپولوژیهای تقویت کننده های چندطبقه

هفته چهارم: اثر مقاومت خروجی ترانزیستور و معرفی روش Gm مؤثر

هفته پنجم: معرفی مدار تقویت کننده تفاضلی و بررسی شهودی و تحلیل رفتار آن

هفته ششم: معرفی روش نیم مدار در تحلیل مدارهای تفاضلی

هفته هفتم: مدارهای منبع جریان و معرفی مدار آیینه جریان

هفته هشتم: مدارهای منبع جریان با مقاومت خروجی بالا

هفته نهم: معرفی بار فعال برای افزایش بهره در تقویت کننده ها

هفته دهم: معرفی بار فعال برای افزایش بهره در تقویت کننده تفاضلی

هفته یازدهم: طبقات خروجی کلاس A

هفته دوازدهم: طبقات خروجی کلاس B

هفته سیزدهم: معرفی فیدبک / مروری بر مدلهای دو قطبی

هفته چهاردهم: مثالهای فیدبک از ولتاژ خروجی تقویت کننده

هفته پانزدهم: مثالهای فیدبک از جریان خروجی تقویت کننده

هفته شانزدهم: کاربردهای فیدبک و آپامپ / رگولاتور

هدف از طرح درس

- تسلط عمیق تر بر مباحث الکترونیک 1 - تحلیل تقویت کننده های چندطبقه - بررسی اثر مقاومت خروجی ترانزیستورها در تحلیل تقویت کننده ها - آشنایی با روش Gm مؤثر در تحلیل بهره مدارها - آشنایی با تقویتکننده های تفاضلی - آشنایی با مدارهای منابع جریان - آشنایی با طبقات خروجی برای راه اندازی بارهای مقاومتی - آشنایی با مزایای فیدبک منفی و روش تحلیل مدارهای حلقه بسته - معرفی برخی کاربردهای آپ امپ در الکترونیک

منابع
  1. Andrei Grebennikov, Marc J. Franco, Switch mode RF and Microwave Power Amplifiers, 3rd ed., Academic Press, 2021.
  2. Rafael Vieira, Tunable Low-Power Low-Noise Amplifier for Healthcare Applications, 1th ed., Springer, 2021.
  3. Edmar Camargo, Millimeter Aave GaN Power Amplifier Design, 1th ed., Artech House, 2022.
طرح درس

سرفصل‏ها:

  1. مقدمه­ای بر تقویت کننده­های توان مجتمع
  2. افزاره­های فعال و غیرفعال تقویت کننده­های توان
  3. تقویت کننده توان کلاس A
  4. تقویت کننده توان کلاس B، AB و C
  5. تقویت کننده توان کلاس D
  6. تقویت کننده توان کلاس E و DE
  7. تقویت کننده توان کلاس F و EF
  8. تقویت کننده توان کلاس J
  9. روشهای خطی­سازی و بهبود بازده تقویت کننده توان
  10. تقویت کننده توان با باند فرکانسی گسترده
هدف از طرح درس

هدف کلی:

  • ارائه عملکرد تقویت کننده های توان فرکانس رادیوئی و کاربردهای آنها
  • ارائه اصول طراحی تقویت کننده های توان فرکانس رادیوئی مجتمع درفناوری مختلف

اهداف ویژه:

  • آشنایی با پارامترهای ارزیابی و کاربردهای تقویت کننده های توان فرکانس رادیوئی مجتمع
  • آشنایی با انواع کلاس های مختلف تقویت کننده های توان فرکانس رادیوئی مجتمع
  • آشنایی با روش های خطی سازی تقویت کننده های توان فرکانس رادیوئی مجتمع
  • آشنایی با روش های افزایش بازدهی تقویت کننده های توان فرکانس رادیوئی مجتمع
  • آشنایی با تقویت کننده های توان با باند فرکانسی گسترده