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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/2157
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
metadata.dc.title: | Projeto de um regulador de tensão em tecnologia CMOS de 180 nm para circuitos biomédicos implantáveis que empregam transferência de energia sem fio (WPT) |
Autor(es): | Cortez, Matheus |
Primeiro Orientador: | Aguirre, Paulo César Comassetto de |
Resumo: | Este trabalho apresenta o projeto de um regulador de tensão do tipo low-dropout em tecnologia CMOS de 180 nm para aplicação em circuitos biomédicos implantados que possuem a tecnologia de transferência de energia sem fio a uma frequência de operação de 13,56 MHz. O regulador de tensão analisado é composto por um elemento de passagem, uma referência de tensão do tipo bandgap, um amplificador de erro e uma rede de realimentação. O princípio de funcionamento de cada bloco é analisado em detalhes, e após é apresentado o projeto destes blocos levando em consideração o seu impacto no desempenho do regulador de tensão. Efetuou-se o projeto de duas referências de tensão do tipo bandgap e dois amplificadores operacionais de transcondutância, sendo um de um único estágio e o outro de dois estágios com compensação Miller. Com isto, foi possível obter quatro reguladores de tensão. Os circuitos projetados foram simulados em nível de esquemático com o simulador Spectre de modo a avaliar as principais métricas de desempenho do regulador de tensão. A configuração que utiliza um OTA-Miller como amplificador de erro e um circuito de tensão de referência do tipo bandgap com amplificador operacional possui uma tensão de saída de 1,5 V para uma corrente de carga de 500 𝜇𝐴 e uma queda de tensão de 300 mV. O regulador de tensão projetado consome 65,44 𝜇𝐴 e apresenta uma atenuação a ruídos provenientes da fonte de alimentação (PSRR) de 73,96 dB em baixas frequências e 14,78 dB em 13,56 MHz. Para avaliar o comportamento do regulador de tensão, e dos blocos que o compõem, sob variações de processo foram efetuadas simulações de Monte Carlo com 1000 rodadas e simulação de corners. O regulador de tensão projetado foi comparado com demais reguladores projetados em tecnologia CMOS de 180 nm disponíveis na literatura, obtendo desempenho similar quando considerados a tensão de dropout e a atenuação a ruídos da fonte de alimentação (PSRR). |
Abstract: | This work presents the design of a low-dropout voltage regulator in 180 nm CMOS technology for application in implanted biomedical circuits with wireless energy transfer at an operating frequency of 13.56 MHz. The analyzed voltage regulator is composed of a pass element, a bandgap type voltage reference, an error amplifier and a feedback network. The operating principle and the design procedures of those individual circuits taking into account its impact on the voltage regulator performance are given. The design of two bandgap voltage references and two transconductance operational amplifiers (OTAs) was performed, one being a single stage and the other a two stage with Miller compensation. Thus, it was possible to design four voltage regulators. The designed circuits were simulated at the schematic level with the Spectre simulator to evaluate the voltage regulator performance. The configuration using an OTA-Miller as an error amplifier and a bandgap voltage reference circuit with an operational amplifier has an output voltage of 1.5 V presenting a dropout voltage of 300 mV for a load current of 500 𝜇𝐴. The designed voltage regulator drains 65.44 𝜇𝐴 and exhibits a power supply rejection ratio (PSSR) of 73.96 dB at low frequencies and 14.78 dB at 13.56 MHz. Also, corner and Monte Carlo simulations with 1000 runs were performed to evaluate the voltage regulator behaviour under process variations. The designed voltage regulator was compared with related works designed in 180 nm CMOS technology and achieve similar performance when considering dropout voltage and PSRR. |
metadata.dc.subject: | Engenharia elétrica Reguladores de voltagem Tecnologia CMOS Amplificador operacional Electrical engineering Voltage regulators CMOS technology Operational amplifier |
CNPQ: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
metadata.dc.publisher: | Universidade Federal do Pampa |
Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
Campus: | Campus Alegrete |
metadata.dc.identifier.citation: | CORTEZ, Matheus. Projeto de um regulador de tensão em tecnologia CMOS de 180 nm para circuitos biomédicos implantáveis que empregam transferência de energia sem fio (WPT). 75p. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2017. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
metadata.dc.identifier.uri: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/2157 |
metadata.dc.date.issued: | 29-Nov-2017 |
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MatheusCortez-2017.pdf | 16.2 MB | Adobe PDF | ???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.view??? |
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