Σχεδίαση μεικτών αναλογικών/ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χαμηλής τάσης και κατανάλωσης για βιοϊατρικές εφαρμογές

Abstract

Κυκλώματα με χαμηλή ισχύ και χαμηλή τάση τροφοδοσίας θεωρούνται υποχρεωτικά για βιοϊατρικές εφαρμογές με σκοπό την ενίσχυση του συστήματος για μακρά διάρκεια ζωής και λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Συνεπώς, η επιλογή της σωστής αρχιτεκτονικής ADC (Analog-to-Digital Converter) είναι πολύ σημαντική. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται εκτενής παρουσίαση των δομών και της λειτουργίας των ADC, αναλογικών σε ψηφιακών μετατροπέων. Ιδιαίτερα μελετάται η σχεδίαση αναλογικών κυκλωμάτων του Successive Approximation ADC για βιοϊατρικές εφαρμογές σε τεχνολογία CMOS. Παρουσιάζονται οι τεχνικές σχεδίασης, οι προδιαγραφές σχεδίασης ανάλογα με την εκάστοτε εφαρμογή και οι διαφορές αυτές που κάνουν την κάθε υλοποίηση ADC ξεχωριστή. Συγκεκριμένα, η χαμηλή κατανάλωση ισχύος, η ταχύτητα, η ακρίβεια και το μικρό κόστος κατασκευής είναι από τα κριτήρια που μας έχουν απασχολήσει στη συγκεκριμένη εργασία. Το κύριο τμήμα της εργασίας αποτελεί η σχεδίαση του Συγκριτή (Comparator), του τελεστικού ενισχυτή και του DAC (R2R Ladder με MOSFET) σε τεχνολογία CMOS 180nm με τη βοήθεια του πακέτου σχεδίασης CADENCE DESIGN SYSTEM, χρησιμοποιώντας το EKV3 MOSFET συμπαγές μοντέλο. Τα σχεδιασμένα κυκλώματα εμφανίζουν αποτελέσματα συγκρίσιμα με υπάρχουσες υλοποιήσεις δίνοντας κίνητρο για εξέλιξη της εργασίας.