Amplificador de Instrumentação de Baixa Potência em Tecnologia CMOS para um Sistema Integrado de Aquisição de Sinal com Sensores MEMS.

• Autor(a) principal: Neves, Francisco Santos Ferreira de Oliveira
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/133291
• topic: Amplificador de Instrumentação; Baixa Potência; Baixo Ruído; MEMS; Sensores; Analog Front-End; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática

Esta dissertação apresenta o estudo de um amplificador de instrumentação integrado de Acomplamento Capacitivo (CCIA) para um analog front-end (AFE), otimizado para extrair sinais de um sensor tipo MEMS de elevada impedância. Este amplificador destina-se à integração num sistema AFE, implementado em tecnologia CMOS de 130 nm, do qual consiste num amplificador de instrumentação, um filtro passa-banda de condensadores comutados, e um conversor analógico digital do tipo sigma − delta. O amplificador de instrumentação é capaz de operar a tensões de alimentação inferiores a 1 V, com uma largura de banda (BW) até 10 kHz Visando a redução do ruido flícker, é utilizado uma técnica de modulação chopper, a qual acarreta uma consequente degradação da impedância de entrada. Todavia, esta é compensada por efeito de uma malha de realimentação positiva. Este amplificador de baixo ruído é constituído por um andar de entrada folded cascode, que recorre a uma técnica de distribuição de corrente para a diminuição de potência dissipada. Para além deste bloco de entrada, o circuito incluí um segundo andar common-drain e um andar de saída common-source. Para uma tensão de alimentação de 1 V, o amplificador de instrumentação apresenta uma potência total consumida de 2.6 µW, uma impedância de entrada superior a 1 GΩ, e um SNR máximo de 107 dB. O ganho em malha aberta é de 87 dB, com um GBW de 583.4 kHz. O ruído referente à entrada obtido é de 4.6 nVrms, com um valor NEF resultante de 4. O CMRR e PSRR obtidos são superiores a 97 dB e 66 dB, respectivamente, com uma área total ocupada de 0.06mm2.