مبدل خازن به دیجیتال دقیق با بهبود اثرات غیرخطی

الموضوعات : Electronic Integrated Circuits

آرش احمدپور ¹ , مهدی فلاح کاظمی ²

1 - استادیار گروه برق، دانشکده فنی مهندسی ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان ، لاهیجان ، ایران
2 - استادیار گروه برق، دانشکده فنی مهندسی ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان ، لاهیجان ، ایران

تاريخ الإرسال : 26 الأربعاء , ربيع الأول, 1445 تاريخ التأكيد : 12 الأحد , جمادى الأولى, 1445 تاريخ الإصدار : 14 السبت , محرم, 1446

الکلمات المفتاحية: تکنیک بزرگنمایی, سنسور خازنی زمین شده, سوئیچ تصنعی مبدل خازن به ولتاژ,

ملخص المقالة :

این مقاله یک مبدل خازن به دیجیتال با دقت بالا (CDC) بر اساس مدولاسیون پریود (PM) برای سنسورهای خازنی زمین شده ارائه می‌کند. در این تحقیق عملکرد CDC با طراحی متقارن و با استفاده از تکنیک بزرگنمایی و سه تکنیک کالیبراسیون خودکار سیگنال به طور قابل توجهی بهبود یافته است. اثرات غالب غیر ایده‌آل‌های مدار CDC در سه فاز نامتقارن مسیرهای کالیبراسیون خودکار قرار دارند. این اثرات که عمدتاً ناشی از تزریق بار سوئیچ‌ها و خازن‌های پارازیتی مرتبط هستند، در اینجا بررسی می‌شوند. این اثرات غیر ایده‌آل با استفاده از سوئیچ‌های تصنعی (dummy) در مسیرهای نامتقارن کالیبراسیون خودکار اعمال شده کاهش می‌یابد. مدار واسط پیشنهادی به عنوان یک مدار مجتمع با استفاده از فناوری استاندارد 18/0 میکرومتر CMOS طراحی شده است. خطای خازنی در بدترین حالت برای یک خازن سنسور 10 پیکوفاراد با حداکثر تغییرات 200 فمتوفاراد و خازن پارازیتی تا 20 پیکوفاراد کمتر از 2/0 فمتوفاراد حاصل شده است. CDC به درجه تفکیک خازنی مطلق 479/0 فمتوفاراد در ظرفیت حسگر 10 پیکوفاراد با تغییرات 200 فمتوفاراد دست می‌یابد که مربوط به بازده انرژی pJ/step94/6 است. تأخیر به دست آمده 128 میکروثانیه است و مبدل 170 میکروآمپر از منبع تغذیه 2 ولت مصرف می‌کند.

highlights:

A novel structure of symmetrical capacitance to digital converter

Achieving low noise level and high accuracy

Improving non-linear effects using circuit techniques