• amplificatore da strumentazione
• basso consumo
• basso rumore
• chopper
• CMOS
• instrumentation amplifier
• low noise
• low power
• port swapping
• sensor interfacing

In questo lavoro di tesi è stato proposto un amplificatore da strumentazione a basso rumore e ridotto consumo di potenza per la lettura di sensori temici integrati basati su termopile; l’interfaccia proposta è progettata sul processo tecnologico a 320nm BCD6s di STMicroelectronics.
Le grandi resistenze di sorgente hanno richiesto l’utilizzo di dispositivi MOSFET che introducono, almeno idealmente, una corrente di ingresso nulla; sono state successivamente analizzate le problematiche relative al rumore flicker che, alle basse frequenze di lavoro imposte dal segnale fornito dalla sorgente, risulterebbe predominante.
Si è dunque reso necessario l’utilizzo di una delle tecniche di cancellazione dell’offset e del rumore a bassa frequenza, ed abbiamo indirizzato la nostra scelta verso la modulazione chopper, che è quella che presenta una minore densità spettrale di potenza riportata in banda base.
La soluzione adottata in questa sede prevede di incorporare la funzione filtrante, tipica degli amplificatori chopper, nell’amplificatore stesso, andando così nella fattispecie ad ottenere un filtro attivo di Butterworth del secondo ordine.
Una volta descritto l’amplificatore nel suo intero siamo passati ad un possibile dimensionamento dei dispositivi ed abbiamo successivamente eseguito le simulazioni sulla cella.
I risultati ottenuti e riportati in questo elaborato confermano un comportamento idoneo alla lettura di sensori integrati basati su termopile, in particolar modo la banda passante risulta B=200Hz, con un guadagno in continua H0=200, mentre la dinamica di ingresso risulta |vid|<7mV, più che sufficiente per l’applicazione specifica.
L’offset residuo è stato stimato mediante simulazioni Monte Carlo intorno a VIO=4.75μV, mentre le prestazioni in termini di rumore e di consumo di corrente rientrano nelle specifiche primarie richieste dal progetto; in particolar modo abbiamo ottenuto una densità spettrale di potenza che può essere considerata costante su tutta la banda dell'amplificatore, la cui radice ha un valore inferiore a 12 nV/sqrt(Hz), mentre la potenza assorbita risulta circa P=1.7 mW.
Abbiamo inoltre introdotto la possibilità, agendo su un pin esterno, di ridurre il consumo di potenza a circa P=570μW, a scapito delle prestazioni in termini di rumore.