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Tesi etd-04022008-134714


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
SCHIPANI, MONICA
URN
etd-04022008-134714
Title
Progetto di circuiti integrati dedicati per dispositivi MEMS
Settore scientifico disciplinare
ING-INF/01
Corso di studi
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Commissione
Relatore Prof. Bruschi, Paolo
Relatore Prof. Nannini, Andrea
Relatore Ing. Frattini, Giovanni
Relatore Ing. Ungaretti, Tommaso
Parole chiave
  • Nessuna parola chiave trovata
Data inizio appello
09/06/2008;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
09/06/2048
Riassunto analitico
L’oggetto di questa tesi è la descrizione di due interfacce elettroniche di lettura per<br>due diversi tipi di sensori integrati.<br>Nella prima parte della tesi è descritto un<br>circuito di lettura per accelerometri triassiali integrati di tipo capacitivo. Il circuito<br>implementa uno schema di lettura innovativo che, grazie anche alla semplicità<br>circuitale, consente di ottenere un consumo totale di potenza notevolmente più<br>piccolo rispetto alle interfacce che utilizzano schemi di lettura tradizionali. Un<br>consumo totale di circa 175 μW alla tensione di lavoro nominale di 2,5 V è stato<br>ottenuto per l’intera interfaccia di lettura. Bisogna<br>ricordare che il segnale proveniente dall’accelerometro (come nella maggior parte<br>dei sensori integrati) ha ampiezza molto piccola, oltre che banda ristretta. Per<br>questo motivo l’interfaccia di lettura, così come gli schemi di lettura tradizionali,<br>implementa la tecnica di CDS (Correlated Double Sampling) per la riduzione del<br>rumore a bassa frequenza. In questo modo un valore di accelerazione equivalente<br>di rumore pari a circa 14 m g è stato ottenuto, su una banda del sistema di 130 Hz.<br>Nella seconda parte è descritta un’interfaccia<br>elettronica di lettura per sensori termici di tipo resistivo, utilizzati nel sistema di<br>controllo di un micromotore. L’applicazione richiede una risoluzione sulla posizione<br>inferiore ai 2 nm, che, sulla banda di 5 kHz, strettamente necessaria per il buon<br>funzionamento del loop di controllo, equivale, per la sola elettronica di lettura, ad<br>una densità spettrale di rumore equivalente in ingresso inferiore a 7 nV/sqrt(Hz).<br>Per ottenere valori così piccoli di rumore è stata utilizzata la tecnica di Chopper<br>Modulation con filtro passabanda, per cui l’interfaccia di lettura è composta da un<br>blocco di modulazione e uno di demodulazione, da un filtro passabanda e da un<br>circuito di aggancio della frequenza del filtro basato sul principio di funzionamento<br>del PLL. Una densità spettrale di potenza di rumore equivalente in ingresso pari a<br>circa 6 nV/sqrt(Hz) è stata ottenuta per l’interfaccia elettronica di lettura.
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