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Publicação
Oscilador CMOS para Espectroscopia de Impedâncias
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Neste trabalho foi desenvolvido um oscilador CMOS em quadratura sintonizável
numa gama de 1 kHz a 20 kHz para ser utilizado em um medidor de impedâncias e que
poderá ser utilizado no âmbito do projeto internacional Proteus [1], utilizando a técnica
de espectroscopia de impedâncias. O circuito foi implementado utilizando a tecnologia
CMOS de 130 nm, e projetou-se o esquemático deste circuito assim como o layout do
circuito final.
Foi escolhido um oscilador RC quase linear, designado de Two-Integrator. Esta
topologia tem a vantagem de ter baixa distorção a baixas frequências e permite que se
sintonize a frequência de oscilação apenas variando a corrente de polarização. Para obter
uma frequência de oscilação baixa os transístores têm que ter baixa transcondutância,
assim serão polarizados com o mínimo de corrente possível e consequentemente o circuito
terá muito baixo consumo, que é fundamental em aplicações para IoT (Internet of
Things). Utilizou-se a técnica PCDM (Parallel Compensated Depletion-Mode) para implementar
os condensadores com transístores PMOS e assim ocupar a menor área possível.
De modo a se ter uma amplitude de oscilação muito baixa nas quatro fases, implementou-
se um buffer/atenuador para conseguir atenuar os sinais das quatro fases.
O resultado após o layout é um circuito com uma área de 1200 429 m, um consumo
de 3.18 mW e uma THD de -31.9 dB a -44 dB para uma frequência de 10 kHz a 20
kHz, respetivamente. A corrente fornecida nas fases do oscilador a uma resistência de 11kΩ é de aproximadamente 10 nA, o que evita a oxidação dos elétrodos do medidor de
impedâncias.
Descrição
Palavras-chave
Espectroscopia de impedâncias “Two-Integrator” “MOSFET-only” Osciladores em quadratura Técnicas de medição de impedância Oscilador linear