Herramienta de modelado y simulación de convertidores sobremuestrados en MATLAB/Simulink

En el presente documento se presenta una nueva herramienta de modelado basado en MATLAB/SIMULINK para el desarrollo de convertidores sobremuestreados . Este tipo de convertidores suelen estar presentes en aplicaciones de comunicaciones y en sensores. De forma tradicional, están formador por OTAs, sin embargo, con el avance en los procesos CMOS de las últimas décadas, la parte analógica se ha vuelto complicada en las tecnología nanométricas actuales. Por el contrario, la parte digital se beneficia de esta empequeñecimiento y por lo tanto, una nueva alternativa ha surgido, convertidores ADC basados en VCO Debido a la naturaleza del proceso de manufacturación, una serie de pasos son necesario para llegar a un circuito final. Uno de estos primeros pasos en el diseño ocurre a nivel de sistema, y precisamente es el foco de atención del presente trabajo. Esta parte consiste en el modelado comportamental que busca un continuo balance entre precisión y rendimiento de las simulaciones: la primera necesita ser adecuada para asegurar un modelo fiable y la segunda tiene que ser lo suficientemente rápida dado que se necesitan realizar un gran número de simulaciones. Además, con cada iteración en el modelo, el balance se debe mantener. Así, surge la necesidad de una herramienta que facilite esta tarea y así, se propone en el presente documento una biblioteca en Simulink con una serie de componentes que modelan elementos clave, esto es, OTAs y VCOs, en un convertidor ADC sobremuestreado. Un estudio y descripción de los elementos se presentan, así como la implementación en un modelo comportamental completo de un ADC basado en VCO. This work presents a new tool based in MATLAB/SIMULINK for the design of oversampled Analog-to-Digital data Converters (ADC) in continuous-time at system level. These type of data converters are usually present in communications applications and some sensors. Traditionally, they are constitued by OTAs, albeit with the advances in the last decades in the CMOS processes, the analog part have become troublesome in current nanometer technologies. Conversely, the digital part benefits from this shrink and consequently a new alternative has appeared, that is, VCO-based ADC. Given the nature of the manufacturing process, a series of steps are needed in order to yield the final circuit. One of the first steps in the design occurs at system level, and precisely that is the one in which this work focuses on. This stage consists on a behavioral model that craves for a constant balance between accuracy and speed simulation: the former needs to be adequate in order to assure a trustworthy model and the latter needs to be fast enough given that a notable numbers of simulation runs are going to be performed. Furthermore, with each iteration on the model the balance must be kept. Thus, the need for a tool that eases this task arises and therefore, here it is proposed a Simulink library with a series of components, modelling some key elements, that is, OTAs and VCOs, in an oversampled ADC. A study and description of the elements are presented, along with an implementation on a full behavioral model of an ADC. It is noted that as a consequence of a inherent property of the system level, the library is neither limited nor linked to a certain CMOS process, so it can be applied, pretty much, when required. Furthermore, although in the present document the application highlighted is on oversampled data-converters, the library can be of use on another area of application as long as it fulfills the requirements needed by the designer. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática