Circuito integrado de condicionamento de sinais analógicos utilizando tecnologia 0,5 um para sinais industriais e biomédicos.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2011
Autor(a) principal: BARRETO, Andrea Costa.
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
Brasil
Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
UFCG
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/3165
Resumo: Apresenta-se neste trabalho a concepção de um circuito de condicionamento de sinais analógicos, a ser integrado em um ASIC (Application Specific Integrated Circuit), que atenda aos requisitos de leitura dos conversores analógicos digitais embutidos em microcontroladores de mercado, usados em sistemas de aquisição de dados. Este circuito de condicionamento apresenta uma arquitetura composta por um amplificador diferencial, um circuito buffer e um circuito que gera uma tensão de referência a ser disponibilizada externamente para o conversor analógico digital. Duas áreas de aplicação são apresentadas como metas: industrial e médica, mas o chip a ser desenvolvido poderá ser usado em outras aplicações. Desenvolvem-se também os projetos em nível de transistor dos blocos que compõem o circuito. O amplificador diferencial, parte principal do circuito de condicionamento de sinais, é responsável por amplificar e fornecer um nível CC ao sinal a ser medido pelo sistema de aquisição de dados, ajustando-o à faixa de 0 V a um valor de tensão gerado pelo circuito de referência. O circuito buffer faz uma cópia da tensão do amplificador diferencial, aplicada em sua entrada, na sua saída e acopla as impedâncias, disponibilizando o sinal à leitura do conversor analógico digital. Utiliza-se a tecnologia ON Semiconductor CMOS 0,5 m para o projeto. Mostram-se neste trabalho os resultados das simulações feitas nos blocos funcionais internos do circuito integrado. A fim de testar o desempenho do circuito de condicionamento completo, apresentam-se os resultados para dois sinais de entrada com amplitudes situadas nos extremos das aplicações consideradas neste trabalho: um sinal da rede elétrica e um sinal de um eletrocardiograma (ECG). Após as simulações, apresenta-se o leiaute com as devidas verificações deste circuito, respeitando os limites tecnológicos imposto pelo design kit utilizado. Com os resultados desta dissertação, este projeto será posteriormente fabricado e caracterizado.
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Este circuito de condicionamento apresenta uma arquitetura composta por um amplificador diferencial, um circuito buffer e um circuito que gera uma tensão de referência a ser disponibilizada externamente para o conversor analógico digital. Duas áreas de aplicação são apresentadas como metas: industrial e médica, mas o chip a ser desenvolvido poderá ser usado em outras aplicações. Desenvolvem-se também os projetos em nível de transistor dos blocos que compõem o circuito. O amplificador diferencial, parte principal do circuito de condicionamento de sinais, é responsável por amplificar e fornecer um nível CC ao sinal a ser medido pelo sistema de aquisição de dados, ajustando-o à faixa de 0 V a um valor de tensão gerado pelo circuito de referência. O circuito buffer faz uma cópia da tensão do amplificador diferencial, aplicada em sua entrada, na sua saída e acopla as impedâncias, disponibilizando o sinal à leitura do conversor analógico digital. Utiliza-se a tecnologia ON Semiconductor CMOS 0,5 m para o projeto. Mostram-se neste trabalho os resultados das simulações feitas nos blocos funcionais internos do circuito integrado. A fim de testar o desempenho do circuito de condicionamento completo, apresentam-se os resultados para dois sinais de entrada com amplitudes situadas nos extremos das aplicações consideradas neste trabalho: um sinal da rede elétrica e um sinal de um eletrocardiograma (ECG). Após as simulações, apresenta-se o leiaute com as devidas verificações deste circuito, respeitando os limites tecnológicos imposto pelo design kit utilizado. Com os resultados desta dissertação, este projeto será posteriormente fabricado e caracterizado.This work presents the conception of an analog signal conditioning circuit to be integrated into an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), which meets the requirements of the digital to analog converter embedded in a microcontroller used in data acquisition systems. The conditioning circuit architecture here presented is composed by a differential amplifier, a buffer circuit and a reference voltage generator. The reference voltage is externally provided to the analog to digital converter. Two areas of application are presented as targets: industrial and medical, but the chip to be developed can be used in other applications. The design of transistor-level blocks that make up the circuit is accomplished. The differential amplifier, the major part of the signal conditioning circuit, is responsible for amplifying and providing a DC level to the signal being measured by the data acquisition system, adjusting it to the range between 0 V and a voltage value generated by a reference circuit. The buffer circuit makes a copy of the differential amplifier output voltage at its own low impedance output, providing the signal to be read by the analog to digital converter. ON Semiconductor CMOS 0.5 m technology is used for the design. The simulation results for the internal functional blocks of the integrated circuit are shown. In order to test the performance of the complete conditioning circuit, we present the results for two input signals with amplitudes in the extremes of application considered in this work: a power grid signal and an electrocardiogram (ECG) signal. After the simulations, the layout is presented with appropriate verification of this circuit within the limits imposed by the design kit technology used. With the results of this dissertation, this design will be fabricated and subsequently characterized.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGFREIRE, Raimundo Carlos Silvério.FREIRE, R. C. S.http://lattes.cnpq.br/4016576596215504CUNHA, Ana Isabela Araújo.CUNHA, A. I. A.http://lattes.cnpq.br/7248197377172014BOURGUET, Vincent Patrick Marie.LUCIANO, Benedito Antonio.DUPOUY, Emmanuel Benoit Jean-Baptiste.BARRETO, Andrea Costa.2011-08-262019-03-19T18:32:18Z2019-03-192019-03-19T18:32:18Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/3165BARRETO, Andrea Costa. Circuito integrado de condinamento de sinais analógicos utilizando tecnologia 0,5 um para sinais industriais e biomédicos. 2011. 81f. 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