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Diseño y Simulación de circuitos empleando HBTs, orientado a          Fibra Óptica                 Sumario                ...
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Circuitos Diseñados-Diagrama de bloques de un RECEPTOR.
Circuitos Diseñados              In   W=25ps, T=50ps   V(sel0) W=40ps, T=80ps RECEPTOR.   V(ck) W=9ps, T=18ps   V(sel1) W...
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Conclusión» TRANSMISOR.      - Datos a 20 GHz, select. de 7,1 GHz.» Uso de LD en 2ª o 3ª ventana.» Empleo de fibras SM.» R...
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Diseño y Simulación de Circuitos empleando HBTs, orientado a Fibra Óptica

Proyecto Fin de Carrera del alumno Francisco Javier Muñoz Ledesma para la EUITT de la ULPGC

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Diseño y Simulación de Circuitos empleando HBTs, orientado a Fibra Óptica

  1. 1. Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Telecomunicación Proyecto Fin de CarreraDiseño y Simulación de Circuitos empleando HBTs, orientado a Fibra ÓpticaEspecialidad: Equipos Electrónicos.Autor: Francisco Javier Muñoz Ledesma.Tutor: Javier García y García.Director: Francisco Javier del Pino Suárez.
  2. 2. Diseño y Simulación de circuitos empleando HBTs, orientado a Fibra Óptica Sumario Objetivo Fuentes de Luz Detectores de Luz Sistemas de Comunicación por Fibra Óptica Transistor Bipolar de Heterounión, HBT Circuitos Diseñados Conclusión
  3. 3. Objetivo• Conocimientos sobre fotoemisores,fotorreceptores y sistemas de comunicación.• Conocimiento de la topología de los HBTs.• Búsqueda de modelos de HBTs.• Diseño y Simulación de circuitos empleandoHBTs.• Ensamblaje de los circuitos diseñados paracrear transmisores y receptores.
  4. 4. Fuentes de Luz LED, diodo emisor de luz. Energía luminosa proporcional a lacorriente de polarización. Emisión espontánea y reducidadireccionalidad. Robustez y fácil implementación. Costes inferiores. Operan a decenas y centenas deMHz.
  5. 5. Fuentes de Luz LD, diodo láser. Ganancia óptica, emisióncoherente, grandireccionalidad, más rapidez. Proteger contra temperatura,envejecimiento y transitorios. Mayores costes. Operan a centenas y millaresde MHz.
  6. 6. Detectores de Luz PIN, detector. Tensión de ruptura. Corriente de oscuridad. Cada fotón incidente generaun par electrón-hueco. ↓ Responsividad.
  7. 7. Detectores de Luz APD, detector de avalancha. Efecto avalancha, tensión deruptura, corriente de oscuridad. <M> pares electrón-hueco porfotón . Más rápidos, mayorrendimiento. ↑ Responsividad.BW limitado por el tiempo de tránsito de los portadores en laregión de deplexión.
  8. 8. Sistemas de Comunicación por F ibra Óptica ↓ atenuación en fibra óptica ⇒ ↓ número de repetidores ⇒ ↓ coste en instalación. ↑ BW ⇒ ↑ capacidad de envío, ↑ fiabilidad y calidad. ↓ retardo que en transmisiones por satélite (según distancia a cubrir). Evitar curvaturas y sobretensiones. Diversas topologías de RED: estrella, árbol, anillo, híbrida.
  9. 9. Sistemas de Comunicación por F ibra Óptica • REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA - SNR, caso analógico o BER, caso digital. - Potencia óptica mínima incidente e intervalo dinámico. - BW y atenuaciones posibles. • REQUERIMIENTOS FÍSICOS Y DEL MEDIO AMBIENTE Fibra ⇒ Protección, dimensiones, conductores, NA, λ, pérdidas, conectores, MM o SM, etc. Tx ⇒ Señal de entrada, potencia emitida, régimen de datos, tiempo de subida, retardo, etc. Rx ⇒ Sensibilidad, BER o SNR, tiempo subida, señal de salida, régimen de datos, etc.
  10. 10. Sistemas de Comunicación por F ibra Óptica• NIVEL DE POTENCIA ÓPTICA REQUERIDA - Pérdidas intrínsecas, impurezas de la fibra. - Pérdidas de origen externo: absorción por impurezas, curbaturas de la fibra, atenuación por tendido, ambiente, etc.• ANÁLISIS DEL ANCHO DE BANDA - El BW = componente ↓ BW.• REVISIÓN DEL SISTEMA - Construcción del cable. - Protección al medio ambiente. - Características de la fibra. - Cálculo del margen de potencia. - Tiempo de subida.
  11. 11. Transistor Bipolar de H eterounión, H T B I c I e N e Dn WeBJT β= = = ⋅ ⋅ I b I p Pb D p Wb I c N e Dn We ( ∆ EG )HBT β = = ⋅ ⋅ ⋅ e K ⋅t I b Pb D p Wb - ↑ ∆EG ⇒ ↑β - ↑ transconductancias ⇒ retardos de propagación no ↑ con la carga capacitiva de los circuitos. - ↑ movilidad de e¯⇒ ↓ tiempo de tránsito ⇒ ↑ Fmáx. - Diferentes técnicas de fabricación.
  12. 12. Transistor Bipolar de H eterounión, H T B- SPICE no posee modelopara el HBT.- SPICE modela segúnEBERS-MOLL.Dando parámetros como: τF, nE, nF, Cje, βF, βR,Cjc, XCjc, IKF, VA, etc.
  13. 13. Circuitos Diseñados-Diagrama de bloques de un Multiplexor 2:1.
  14. 14. Circuitos Diseñados V(da1) W=20ps, T=40ps V(db1) W=10ps, T=40ps MULTIPLEXOR 2:1. V(sel) W=40ps, T=80ps V(ck) W=3ps, T=6ps
  15. 15. Circuitos Diseñados - Simulación y parámetros obtenidos con el INT_OCT95.Vol -27mVVoh -1,2VVu -0,6VTlh 3,6psThl 5psTpm 12,7psPot. 1,96W
  16. 16. Circuitos Diseñados-Diagrama de bloques de un Registro tipo D.
  17. 17. Circuitos Diseñados V(d) W=25ps, T=50ps FLIP-FLOP tipo D. V(ck) W=7ps, T=14ps
  18. 18. Circuitos Diseñados - Simulación y parámetros obtenidos con el INT_OCT95.Vol -22mVVoh -1,4VVu -0,77VTlh 6,4psThl 9,8psTpm 20,9psPot. 1,29W
  19. 19. Circuitos Diseñados-Diagrama de bloques de un TRANSMISOR.
  20. 20. Circuitos Diseñados V(da1) W=25ps, T=100ps V(sel1) W=70ps, T=140ps V(da2) W=25ps, T=50ps TRANSMISOR. V(db1) W=50ps, T=100ps V(sel2) W=100ps, T=200ps V(ck) W=4ps, T=8ps V(db2) W=30ps, T=60ps
  21. 21. Circuitos Diseñados - Simulación y parámetros medidos sobre los puntos de salida V(dat_out) y V(ndat_out), empleando el INT_OCT95.Vol -12mVVoh -1,0VVu -0,28VTlh 2,2psThl 3,3psTpm 21,5psPot. 9,74W
  22. 22. Circuitos Diseñados-Diagrama de bloques de un RECEPTOR.
  23. 23. Circuitos Diseñados In W=25ps, T=50ps V(sel0) W=40ps, T=80ps RECEPTOR. V(ck) W=9ps, T=18ps V(sel1) W=60ps, T=120ps
  24. 24. Circuitos Diseñados - Simulación y parámetros medidos, empleando el INT_OCT95.Vol -80mVVoh -3,4VVu -1,5VTlh 4,6psThl 10,3psTpm 16,3psPot. 14,4W
  25. 25. Conclusión» TRANSMISOR. - Datos a 20 GHz, select. de 7,1 GHz.» Uso de LD en 2ª o 3ª ventana.» Empleo de fibras SM.» RECEPTOR. - Datos a 20 GHz, select. de 12,5 GHz.» HBT condicionado a la potencia consumida.

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