Projeto de um regulador de tensão em tecnologia CMOS de 180 nm para circuitos biomédicos implantáveis que empregam transferência de energia sem fio (WPT)

• Autor(a) principal: Cortez, Matheus
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/2157
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia elétrica; Reguladores de voltagem; Tecnologia CMOS; Amplificador operacional; Electrical engineering; Voltage regulators; CMOS technology; Operational amplifier

Este trabalho apresenta o projeto de um regulador de tensão do tipo low-dropout em tecnologia CMOS de 180 nm para aplicação em circuitos biomédicos implantados que possuem a tecnologia de transferência de energia sem fio a uma frequência de operação de 13,56 MHz. O regulador de tensão analisado é composto por um elemento de passagem, uma referência de tensão do tipo bandgap, um amplificador de erro e uma rede de realimentação. O princípio de funcionamento de cada bloco é analisado em detalhes, e após é apresentado o projeto destes blocos levando em consideração o seu impacto no desempenho do regulador de tensão. Efetuou-se o projeto de duas referências de tensão do tipo bandgap e dois amplificadores operacionais de transcondutância, sendo um de um único estágio e o outro de dois estágios com compensação Miller. Com isto, foi possível obter quatro reguladores de tensão. Os circuitos projetados foram simulados em nível de esquemático com o simulador Spectre de modo a avaliar as principais métricas de desempenho do regulador de tensão. A configuração que utiliza um OTA-Miller como amplificador de erro e um circuito de tensão de referência do tipo bandgap com amplificador operacional possui uma tensão de saída de 1,5 V para uma corrente de carga de 500 e uma queda de tensão de 300 mV. O regulador de tensão projetado consome 65,44 e apresenta uma atenuação a ruídos provenientes da fonte de alimentação (PSRR) de 73,96 dB em baixas frequências e 14,78 dB em 13,56 MHz. Para avaliar o comportamento do regulador de tensão, e dos blocos que o compõem, sob variações de processo foram efetuadas simulações de Monte Carlo com 1000 rodadas e simulação de corners. O regulador de tensão projetado foi comparado com demais reguladores projetados em tecnologia CMOS de 180 nm disponíveis na literatura, obtendo desempenho similar quando considerados a tensão de dropout e a atenuação a ruídos da fonte de alimentação (PSRR).