Projeto de um LNA para aplicações ZigBee e sua adequação para o uso em internet das coisas

Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama (FGA), Engenharia Eletrônica, 2019.A interação possibilitada pela comunicação entre dispositivos e usuários via protocolos de rede, tais como ZigBee, Bluetooth e WiFi, tem proporcionado maiores funcionalidades, comodidades e portabilidade ao usuário final, principais pilares do conceito Internet of Things (IoT). Para que isso seja possível, é necessário o projeto de sistemas de comunicações de baixo custo e consumo energético, tornando factível a produção em larga escala de objetos inteligentes, requisitos que podem ser atendidos por meio do protocolo ZigBee. Apartir da análise de diversos sistemas de transcepção Zigbee já existentes, esse trabalho apresenta comparações entre topologias de um Front-end de recepção Zigbee e propõe uma topologia de LNA com foco em otimização em termos de área consumida no chip e eficiência energética, garantindo assim, uma redução no custo de produção em larga escala e sua adequação às aplicações que envolvem o conceito de Internet das Coisas (IoT). A metodologia irá se basear no conceito de fluxo de projeto Bottom-up, apartir da qual será proposto um Low Noise Amplifier (LNA) para transceptores ZigBee com a tecnologia CMOS de 130 nm, operando na região sub-limiar. Será apresentada uma metodologia de projeto para seu desenvolvimento, desde sua modelagem analítica, até sua concepção à nível de hardware. Os resultados são analisados por meio de gráficos e tabelas comparativas de simulações e verificações paramétricas no software Virtuoso, da Cadence.The interaction enabledby the communication between devices and users via network protocols, such as ZigBee, Bluetooth and WiFi, has provided greater functionalities, confort and portability to the end user, main pillars of the concept of Internet of Things (IoT). For this to be possible, it is necessary to design low-cost and energy-efficient communications systems, making feasible the large-scale production of intelligent objects, requirements that can be met through the ZigBee protocol. Based on the analysis of existing ZigBee transceivers, this work presents comparisons between topologies of a front-end receiver and presents an LNA topology with focus in terms of chip area consumption and energy efficiency, thus guaranteeing a reduction in cost of large-scale production and its suitability for applications in the Internet of Things (IoT) concept. The methodology will be a bottom-up design flow based in ZigBee transceivers with 130 nm CMOS technology, operating in the sub-threshold region. It will be preented a methodology for its development, from the analytical modeling to its hardware level implementation. The results will be analyzed through graphs and comparative tables, containing information about all simulations and parametric verifications made in Cadence’s Virtuoso software