Un interfaz integrada de error RMS de 177 ppm para espectroscopia de impedancia basada en el tiempo de sensores
Autores: Radogna, Antonio Vincenzo; Capone, Simonetta; Francioso, Luca; Siciliano, Pietro Aleardo; D"Amico, Stefano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un interfaz integrada de error RMS de 177 ppm para espectroscopia de impedancia basada en el tiempo de sensores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Circuito integrado
Espectroscopía de impedancia eléctrica
Sensores
Basado en tiempo
Front-end analógico
Error RMS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un circuito integrado para espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) basada en el tiempo de sensores. El circuito explota secuencias de máxima longitud (MLS) para realizar una excitación de banda ancha de los sensores en prueba. Por lo tanto, la EIS en el dominio del tiempo medida se obtiene mediante la correlación cruzada de la entrada con la salida del extremo frontal analógico (AFE). A diferencia del enfoque digital convencional, la operación de correlación cruzada se realiza en el dominio analógico. Esto conduce a un menor error RMS en la EIS en el dominio del tiempo medida, ya que el procesamiento de la señal no se ve afectado por el ruido de cuantización del convertidor analógico a digital (ADC). También relaja la frecuencia de muestreo del ADC, lo que, junto con la falta de uso de memoria de acceso aleatorio (RAM), conduce a una menor complejidad del circuito. Se presentan conceptos teóricos sobre el diseño y funcionamiento del circuito, con énfasis en el fenómeno del ruido térmico. Las actuaciones simuladas se muestran probando un modelo equivalente del sensor compuesto por una resistencia de 50 kOhm en paralelo con un condensador de 100. Se obtuvo una salida de EIS basada en el tiempo de 255 puntos con una frecuencia máxima probada de 500 y un error RMS simulado de 0.0177% (o 177 ppm).
Descripción
Este documento presenta un circuito integrado para espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) basada en el tiempo de sensores. El circuito explota secuencias de máxima longitud (MLS) para realizar una excitación de banda ancha de los sensores en prueba. Por lo tanto, la EIS en el dominio del tiempo medida se obtiene mediante la correlación cruzada de la entrada con la salida del extremo frontal analógico (AFE). A diferencia del enfoque digital convencional, la operación de correlación cruzada se realiza en el dominio analógico. Esto conduce a un menor error RMS en la EIS en el dominio del tiempo medida, ya que el procesamiento de la señal no se ve afectado por el ruido de cuantización del convertidor analógico a digital (ADC). También relaja la frecuencia de muestreo del ADC, lo que, junto con la falta de uso de memoria de acceso aleatorio (RAM), conduce a una menor complejidad del circuito. Se presentan conceptos teóricos sobre el diseño y funcionamiento del circuito, con énfasis en el fenómeno del ruido térmico. Las actuaciones simuladas se muestran probando un modelo equivalente del sensor compuesto por una resistencia de 50 kOhm en paralelo con un condensador de 100. Se obtuvo una salida de EIS basada en el tiempo de 255 puntos con una frecuencia máxima probada de 500 y un error RMS simulado de 0.0177% (o 177 ppm).