Power management circuit for piezoelectric energy harvester

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Almeida, Gonçalo Fernandes Ferreira de
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/70163
Resumo: Dissertação de mestrado em Biomedical Engineering (área de especialização em Medical Electronics)
id RCAP_25966652fcd58517036a5f08a3950087
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/70163
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Power management circuit for piezoelectric energy harvesterCircuito de controlo para acumulação de energia piezoelétricaASICCMOSLow-power circuitsOscillatorReferencing circuitsCircuitos de baixo consumoCircuitos de referênciaOsciladorEngenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado em Biomedical Engineering (área de especialização em Medical Electronics)The master dissertation presents a study in the area of mixed analogue/digital signals of CMOS circuits integrating a power management circuit for energy harvester. Focusing on the development of a current and voltage referencing circuits, and a current starved voltage-controlled oscillator addressing low power demands. The circuit components are designed based on 130nm CMOS technology. A physical layout of all the intervenient components described in this project report was developed for fabrication purposes. The choice of this technology adjusts to the research requirements benefiting its robustness, costliness, and performance. The developed work comprises the necessary steps to perform an ASIC project, comprising on circuit schematic optimization and simulation, physical layout design, parasitic extraction, validation of the physical layout, integrated circuit fabrication. A robust voltage reference is capable of outputting a stable 258.35mV with a line sensitivity of 0.49%/V in response to a 1-3.2V voltage supply, also presenting an excellent power supply rejection ratio of 58dB at 100Hz. An implemented current starved voltage-controlled oscillator generates an average periodic signal at a frequency of 84.81kHz. This circuit shows the capability to produce a local clock time to release the stored scavenged from the energy harvester to an application. A current reference can generate a 41.5nA at 2V of power supply, with a 0.19nA/oC. Although the temperature coefficient is not very useful, a self-biased current and voltage reference shows the capability to provide bias for other circuits within the integrated circuit.Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo na área CMOS em circuitos analógicos / digitais inseridos num circuito integrado responsável por estabelecer interface entre o transdutor e a sua aplicação. O design de circuitos de referência (tensão e corrente) e a implementação de um oscilador limitado pela tensão de referência são descritos nesta dissertação. Estes circuitos assumem uma função crucial para o objetivo primordial do projeto. A tecnologia CMOS empregada foi de 130nm com um software EDA do qual foi realizado o layout. A tecnologia escolhida foi um dos requisitos impostos pelo projeto. O trabalho desenvolvido compreendeu todas as etapas necessárias para desenvolver um projeto de ASIC. Deu-se primazia a simulação dos circuitos, a otimização, o layout físico, a extração de parasitas, a validação do layout físico e a fabricação do circuito integrado. Quando se aplicou uma fonte de tensão de 1-3.2V a um circuito de tensão de referência, este gerou uma tensão constante de 258mV, com uma sensibilidade de 0.49%/V. Este circuito apresentou um PSRR de 58dB, a 100Hz. O oscilador produziu um sinal periódico de 84.81kHz e teve a capacidade de controlar o switch responsável pelo armazenamento da tensão extraída do piezoelétrico para um condensador. A corrente de referência foi capaz de gerar 41.5nA, a 2V de fonte de alimentação, com 0.19nA/oC. Embora, os coeficientes de temperatura nos circuitos de referência não tenham sido satisfatórios, estes apresentaram capacidade em polarizar outros circuitos no chip produzido.Mendes, P. M.Tao DongUniversidade do MinhoAlmeida, Gonçalo Fernandes Ferreira de20202020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/70163eng202556360info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:48:04Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/70163Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:46:14.645006Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Power management circuit for piezoelectric energy harvester
Circuito de controlo para acumulação de energia piezoelétrica
title Power management circuit for piezoelectric energy harvester
spellingShingle Power management circuit for piezoelectric energy harvester
Almeida, Gonçalo Fernandes Ferreira de
ASIC
CMOS
Low-power circuits
Oscillator
Referencing circuits
Circuitos de baixo consumo
Circuitos de referência
Oscilador
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
title_short Power management circuit for piezoelectric energy harvester
title_full Power management circuit for piezoelectric energy harvester
title_fullStr Power management circuit for piezoelectric energy harvester
title_full_unstemmed Power management circuit for piezoelectric energy harvester
title_sort Power management circuit for piezoelectric energy harvester
author Almeida, Gonçalo Fernandes Ferreira de
author_facet Almeida, Gonçalo Fernandes Ferreira de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Mendes, P. M.
Tao Dong
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Almeida, Gonçalo Fernandes Ferreira de
dc.subject.por.fl_str_mv ASIC
CMOS
Low-power circuits
Oscillator
Referencing circuits
Circuitos de baixo consumo
Circuitos de referência
Oscilador
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
topic ASIC
CMOS
Low-power circuits
Oscillator
Referencing circuits
Circuitos de baixo consumo
Circuitos de referência
Oscilador
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
description Dissertação de mestrado em Biomedical Engineering (área de especialização em Medical Electronics)
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020
2020-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1822/70163
url http://hdl.handle.net/1822/70163
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202556360
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799133030247301120

Registros relacionados