Utilize este identificador para referenciar este registo: https://hdl.handle.net/1822/70163

TítuloPower management circuit for piezoelectric energy harvester
Outro(s) título(s)Circuito de controlo para acumulação de energia piezoelétrica
Autor(es)Almeida, Gonçalo Fernandes Ferreira de
Orientador(es)Mendes, P. M.
Tao Dong
Palavras-chaveASIC
CMOS
Low-power circuits
Oscillator
Referencing circuits
Circuitos de baixo consumo
Circuitos de referência
Oscilador
Data2020
Resumo(s)The master dissertation presents a study in the area of mixed analogue/digital signals of CMOS circuits integrating a power management circuit for energy harvester. Focusing on the development of a current and voltage referencing circuits, and a current starved voltage-controlled oscillator addressing low power demands. The circuit components are designed based on 130nm CMOS technology. A physical layout of all the intervenient components described in this project report was developed for fabrication purposes. The choice of this technology adjusts to the research requirements benefiting its robustness, costliness, and performance. The developed work comprises the necessary steps to perform an ASIC project, comprising on circuit schematic optimization and simulation, physical layout design, parasitic extraction, validation of the physical layout, integrated circuit fabrication. A robust voltage reference is capable of outputting a stable 258.35mV with a line sensitivity of 0.49%/V in response to a 1-3.2V voltage supply, also presenting an excellent power supply rejection ratio of 58dB at 100Hz. An implemented current starved voltage-controlled oscillator generates an average periodic signal at a frequency of 84.81kHz. This circuit shows the capability to produce a local clock time to release the stored scavenged from the energy harvester to an application. A current reference can generate a 41.5nA at 2V of power supply, with a 0.19nA/oC. Although the temperature coefficient is not very useful, a self-biased current and voltage reference shows the capability to provide bias for other circuits within the integrated circuit.
Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo na área CMOS em circuitos analógicos / digitais inseridos num circuito integrado responsável por estabelecer interface entre o transdutor e a sua aplicação. O design de circuitos de referência (tensão e corrente) e a implementação de um oscilador limitado pela tensão de referência são descritos nesta dissertação. Estes circuitos assumem uma função crucial para o objetivo primordial do projeto. A tecnologia CMOS empregada foi de 130nm com um software EDA do qual foi realizado o layout. A tecnologia escolhida foi um dos requisitos impostos pelo projeto. O trabalho desenvolvido compreendeu todas as etapas necessárias para desenvolver um projeto de ASIC. Deu-se primazia a simulação dos circuitos, a otimização, o layout físico, a extração de parasitas, a validação do layout físico e a fabricação do circuito integrado. Quando se aplicou uma fonte de tensão de 1-3.2V a um circuito de tensão de referência, este gerou uma tensão constante de 258mV, com uma sensibilidade de 0.49%/V. Este circuito apresentou um PSRR de 58dB, a 100Hz. O oscilador produziu um sinal periódico de 84.81kHz e teve a capacidade de controlar o switch responsável pelo armazenamento da tensão extraída do piezoelétrico para um condensador. A corrente de referência foi capaz de gerar 41.5nA, a 2V de fonte de alimentação, com 0.19nA/oC. Embora, os coeficientes de temperatura nos circuitos de referência não tenham sido satisfatórios, estes apresentaram capacidade em polarizar outros circuitos no chip produzido.
TipoDissertação de mestrado
DescriçãoDissertação de mestrado em Biomedical Engineering (área de especialização em Medical Electronics)
URIhttps://hdl.handle.net/1822/70163
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Dissertações de Mestrado
DEI - Dissertações de mestrado

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