Projeto de uma fonte de tensão de referência

Abstract

AGRADECIMENTOSAgradeço aos meus pais por toda oportunidade que tive na vida e aos meus irmãos que sempre me ajudaram.Ao meu orientador, professor doutor João Navarro Soares Júnior, pelos ensinamentos, paciência apoio além das longas e divertidas conversas em que pude construir uma amizade. Aos doutores que participaram da minha qualificação de mestrado, os professores Maximiliam Luppe e José Roberto Boffino de Almeida Monteiro, por me motivarem a concluir este trabalho. E por fim, a todos meus amigos que me apoiaram, em especial à Mariela Mayumi Franchini Sasaki Sassi por toda a força e disposição. ' RESUMO ISHIBE, E. I. Projeto de uma fonte de tensão de referência. 2014. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) -Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2014.Neste trabalho é apresentado o projeto de uma fonte de tensão de referência, um circuito capaz de prover uma tensão invariante com a temperatura, a tensão de alimentação e o processo de fabricação. São apresentadas: as equações de funcionamento, os passos para a elaboração da uma topologia final, o dimensionamento dos parâmetros de projeto com o uso de algoritmos metaheurísticos, o desenho do layout e os resultados e análises finais. O projeto emprega a tecnologia CMOS de 0,35 µm com quatro camadas de metal da Austria Micro Systems, em que os VTH0's dos transistores NMOS e PMOS, modelo típico, são, respectivamente, 0,5 V e -0,7 V. O circuito de fonte de referência é do tipo bandgap e faz a soma ponderada de correntes proporcionais a temperatura para atingir uma tensão de referência. Obteve-se um circuito típico com 0,5 V de tensão de referência, coeficiente de temperatura de 15 ppm/ºC em intervalo de temperatura de -10 a 90ºC em 1,0 V de tensão de alimentação, regulação de linha de 263 ppm/V em um intervalo de variação de 1,0 V a 2,5 V em 27ºC, 2,7 µA de corrente consumida e área de 0,11 mm². A introdução de um bloco de ajuste de coeficiente de temperatura, com ajuste digital, permite que mais que 90% dos circuitos produzidos tenham um coeficiente de temperatura de até 30 ppm/ºC. As medidas realizadas no trabalho são provenientes de simulações elétricas realizadas com o ELDO e modelos BSIM3v3. Palavras-chave: CMOS, circuitos analógicos, fontes de referência de tensão, metaheurísticas. ' ABSTRACT ISHIBE, E. I. A voltage reference source design. 2014. Master's thesis (Electrical Engineering) -Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2014.In this work is presented a design of a reference voltage source, circuits capable to provide an invariant voltage regardless of the temperature, power supply and fabrication process. It's presented: the operation equations, the steps to elaborate a final topology, the project parameter sizing using a metaheuristic algorithm, the drawing of the layout, and the final results and its analysis. The design employs an AMS-CMOS-0.35-µm technology with four metal levels, whose NMOS and PMOS VTH0's for a typical circuit is 0.5 V and -0.7 V. The reference voltage c...

Projeto, desenvolvimento e caracterização de um sensor de temperatura integrado em tecnologia CMOS

“…Conforme a tensão no nó A aumenta, o capacitor vai sendo carregado, e a tensão sob a porta do transistor M9 vai se extinguindo até chegar a 0 V, desligando-o. Após esse procedimento, a tensão sob o nó A chega a um ponto estável e se mantém assim com a ajuda da saída do OTA2, que, além disso, também força que as tensões sob os nós VB e VC sejam iguais, por meio da imposição das correntes de M3 e M4[55].4.5.1.1 Amplificadores operacionaisDevido às características do circuito gerador de correntes, alguns cuidados devem ser tomados no projeto dos amplificadores operacionais: o par diferencial de entrada, por exemplo, deve4.5.1.2 Amplificadores operacionais simétricosEssa configuração de amplificador operacional é utilizada nos mais diversos tipos de circuitos devido à sua versatilidade, reduzido número de componentes e menor offset em virtude do casamento entre componentes. Essa configuração é basicamente um par diferencial conectado com dois espelhos de corrente que é apresentada na Figura 34.Perceba os retângulos: azul e vermelho, caso dobrássemos o esquemático no meio e juntássemos os lados, como em um livro, a maioria dos transistores coincidiria, com exceção dos transistores M9 e M10, que servem como polarização para o par diferencial e a saída do amplificador.Figura 34 -Esquemático do amplificador operacional simétrico.…”