مبدل خازن به دیجیتال دقیق با بهبود اثرات غیرخطی

این مقاله یک مبدل خازن به دیجیتال با دقت بالا (CDC) بر اساس مدولاسیون پریود (PM) برای سنسورهای خازنی زمین شده ارائه می کند. در این تحقیق عملکرد CDC با طراحی متقارن و با استفاده از تکنیک بزرگنمایی و سه تکنیک کالیبراسیون خودکار سیگنال به طور قابل توجهی بهبود یافته است. اثرات غالب غیر ایده آل های مدار CDC در سه فاز نامتقارن مسیرهای کالیبراسیون خودکار قرار دارند. این اثرات که عمدتا ناشی از تزریق بار سوئیچ ها و خازن های پارازیتی مرتبط هستند، در اینجا بررسی می شوند. این اثرات غیر ایده آل با استفاده از سوئیچ های تصنعی (dummy) در مسیرهای نامتقارن کالیبراسیون خودکار اعمال شده کاهش می یابد. مدار واسط پیشنهادی به عنوان یک مدار مجتمع با استفاده از فناوری استاندارد ۱۸/۰ میکرومتر CMOS طراحی شده است. خطای خازنی در بدترین حالت برای یک خازن سنسور ۱۰ پیکوفاراد با حداکثر تغییرات ۲۰۰ فمتوفاراد و خازن پارازیتی تا ۲۰ پیکوفاراد کمتر از ۲/۰ فمتوفاراد حاصل شده است. CDC به درجه تفکیک خازنی مطلق ۴۷۹/۰ فمتوفاراد در ظرفیت حسگر ۱۰ پیکوفاراد با تغییرات ۲۰۰ فمتوفاراد دست می یابد که مربوط به بازده انرژی pJ/step۹۴/۶ است. تاخیر به دست آمده ۱۲۸ میکروثانیه است و مبدل ۱۷۰ میکروآمپر از منبع تغذیه ۲ ولت مصرف می کند.

Keywords:

تکنیک بزرگنمایی , سنسور خازنی زمین شده , سوئیچ تصنعی مبدل خازن به ولتاژ