PROCESSAMENTO DE SINAIS ANALÓGICOS AMOSTRADOS UTILIZANDO TÉCNICAS DE CHAVEAMENTO A CAPACITOR E A CORRENTE APLICADOS À CONVERSÃO AD SIGMA DELTA

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Circuitos de amostragem e retenção de sinais analógicos são comumente implementados com técnicas de chaveamento de capacitores (Switched Capacitor SC). Circuitos SC empregam o armazenamento de cargas em um capacitor linear para representar um sinal sob a forma de tensão. Amplificadores Operacionais (AmpOps) são usados para transferir essa carga de um capacitor a outro, amostrando e retendo sinais analógicos em circuitos de malha fechada. Recentemente, uma outra técnica tem sido desenvolvida sem a necessidade de construção de capacitores lineares, tornando possíveis projetos compatíveis com processos de fabricação VLSI CMOS. Esta técnica, chamada de Switched Current (SI), caracteriza-se por processar os sinais sob a forma de correntes, sendo a operação de memorização implementada através da retenção de carga elétrica na porta de um transistor MOS na zona de saturação. A carga retida corresponde a uma tensão portafonte e, conseqüentemente, a uma corrente no transistor. Neste modelo, a excursão do sinal não é diretamente dependente da tensão de alimentação, mas dependente das correntes de polarização e de sinal. Isso torna o modelo atrativo para baixas tensões. A técnica não requer AmpOps e implementação física de capacitores. A velocidade do circuito não é limitada por AmpOps e seu produto ganho-banda, mas pelo projeto e processo de fabricação. Essa técnica ainda não está consolidada e sua performance ainda não é competitiva com os circuitos SC [1], Contudo, os circuitos SI tornam-se interessantes na medida em que constituem um campo aberto para futuras pesquisas e pela possibilidade de serem completamente implementados em processos de fabricação voltados a circuitos puramente digitais. Este trabalho inicia com um enquadramento do trabalho proposto, situando o leitor no contexto do estado da arte das tecnologias de fabricação e algumas implicações diretas que afetam circuitos analógicos. São apresentadas ainda nesta seção algumas implementações que servem para caracterizar o que está sendo feito recentemente em termos de conversores tipo Sigma Delta (). No Capítulo 2, faz-se o embasamento sobre as técnicas utilizadas no processo de amostragem e retenção utilizadas para conversão AD e uma revisão das não idealidades que envolvem a prática de projeto. No Capítulo 3 é feito um estudo comparativo, entre células de memória SC e SI. Baseado em modelo simplificado de pequenos sinais, analisa-se o comportamento quanto à relação-sinal-ruido (SNR), ao consumo e à velocidade, fornecendo indicações de desempenho em toda região de funcionamento dos transistores MOS. No Capitulo 4 são abordadas as especificações iniciais ao desenvolvimento de um conversor para uma implementação específica. Os estudos e estimativas que conduzem a pré-concepção do projeto têm como objetivo final a geração de um modulador nas técnicas SC e SI. Nos Capítulos 5 efetuam-se as medidas e testes que estabelecem os padrões de comparação, a discussão dos resultados e conclusões. Por fim, no Capítulo 6, uma proposta alternativa é apresentada com base em uma arquitetura de modulador sigma-delta de baixa distorção, implementada em circuito SI. As conclusões e contribuições finais são apresentadas no capítulo 7.

ASSUNTO(S)

switched current switched capacitor engenharia eletrica instrumentation amplifier sigma delta modulator microeletrônica analog design

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados