| Sumario: | Aquesta tesi doctoral explora mètodes per augmentar tant l'eficiència energètica com la resolució de convertidors analògic-digital (ADCs) Delta-Sigma de condensadors commutats mitjançant innovadors circuits CMOS de baix consum. En aquest sentit, s'ha prioritzat un alt rendiment, fiabilitat i baixos costos de fabricació dels circuits, així com un flux de disseny simple per ser reutilitzat per la comunitat científica. S'ha escollit l'arquitectura Delta-Sigma per la seva simplicitat i la tolerància a les imperfeccions dels seus blocs bàsics. La recerca de circuits presentada utilitza tècniques de condensadors commutats per aconseguir un aparellament adequat entre els dispositius i per tenir dependència només de la fluctuació del rellotge extern. Les tècniques de disseny de circuits analògics de baix corrent desenvolupades tenen com a objectiu l'eficiència energètica, aprofitant les regions d'inversió feble i moderada d'operació del transistor MOS. També s'investiguen nous amplificadors operacionals Classe AB com a elements actius, tractant d'utilitzar energia només durant les transicions dinàmiques, el que redueix el consum de potència a nivell de circuit. Els circuits no utilitzats durant un determinat període de temps es desactiven, reduint així el consum de potència a nivell de sistema i minimitzant el nombre de dispositius de commutació en el camí de senyal. S'ha millorat la fiabilitat dels circuits proposats evitant els elevadors de tensió o altres tècniques que poden incrementar els voltatges d'operació més enllà del d'alimentació nominal de la tecnologia CMOS utilitzada. A més, per incrementar el rendiment de producció dels ADCs resultants, s'ha enfocat la recerca de disseny sobre noves topologies de circuits amb una baixa sensibilitat a les variacions tant del procés de fabricació com de la temperatura. Un modulador Delta-Sigma de 96.6 dB de SNDR, 50 kHz d'ample de banda, 1.8 V i 7.9 mW per a ADCs s'ha implementat en una tecnologia estàndard CMOS de 0.18 µm basat en les novetats proposades. Els resultats de les mesures indiquen la millora de l'estat de l'art d'ADCs d'alta resolució sense elevadors de tensió del senyal de rellotge, calibratge o compensació digital, fet que beneficia una àmplia gamma d'aplicacions de sensors intel·ligents. Una altra contribució en el marc d'aquest treball de recerca és la millora dels amplificadors operacionals de Classe AB d'una sola etapa exclusivament MOS. Els amplificadors commutats de mirall variable desenvolupats, amb la seva remarcable eficiència de corrent i compensació intrínseca de freqüència juntament amb un fons d'escala i un guany de llaç obert grans, són adequats per a un ample ventall d'aplicacions de baix consum i d'alta precisió més enllà de l'àmbit.
|
|---|
