aalto1 untyped-item.component.html
Integroidun varausvahvistimen suunnittelu mikromekaanisen kapasitiivisen anturin lukemiseen
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Master's thesis
Location:
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
S-87
Degree programme
Language
fi
Pages
91
Series
Abstract
Diplomityössä on tutkittu integroidun varausvahvistimen suunnittelua mikromekaanisen kapasitiivisen anturin lukemiseen. Työn alussa esitellään kapasitiivisiin antureihin liittyvät peruskäsitteet. Tämän jälkeen perehdytään varausvahvistimen toimintaan, aluksi itsenäisenä piirilohkona, sen jälkeen kapasitiivisen anturin yhteydessä.
Seuraavaksi työssä tutkitaan kapasitiivisen anturin ja varausvahvistimen muodostaman systeemin tuottamaa kohinaa. Signaali-kohina-suhteen laskemiseksi eri kohinalähteiden tuottaman kohinan suuruus esitetään varausvahvistimen tuloon redusoituna kohinakapasitanssina. Samalla etsitään keinoja eri kohinalähteiden aiheuttaman kohinakapasitanssin minimoimiseksi ja tutkitaan epäideaalisuuksien vaikutusta pienimpään saavutettavissa olevaan kohinatasoon.
Tämän jälkeen esitellään varausvahvistimen toteuttamisessa tarvittavat piirilohkot, operaatiovahvistin, takaisinkytkentävastukset ja takaisinkytkentäkondensaattorit, sekä niiden mahdollisia integroituja toteuttamistapoja. Lohkojen esittelyssä kiinnitetään huomiota varausvahvistimen suunnittelussa vaadittaviin erityispiirteisiin.
Työssä toteutettiin integroitu varausvahvistin 0,7 µm:n kahden metalli-ja kahden polypiikerroksen CMOS-puolijohdeprosessilla. Varausvahvistimella saavutettiin mittausten mukaan 2,85 aF:n herkkyys, kun sitä käytetään suunnittelumääritysten mukaisen anturin lukemiseen. Toteutetusta varausvahvistimesta saadut mittaustulokset tukevat työssä esitetyn teorian paikkansapitävyyttä.