Un nuevo circuito cerrado completamente, de alta precisión, Clase AB CCII para interfaces de sensores capacitivos diferenciales
Autores: Barile, Gianluca; Centurelli, Francesco; Ferri, Giuseppe; Monsurrò, Pietro; Pantoli, Leonardo; Stornelli, Vincenzo; Tommasino, Pasquale; Trifiletti, Alessandro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un nuevo circuito cerrado completamente, de alta precisión, Clase AB CCII para interfaces de sensores capacitivos diferenciales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sensores
Capacitivo
CCII
Interfaz
Lazo cerrado
Sensibilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
El uso de sensores capacitivos tiene ventajas en diferentes aplicaciones industriales debido a su bajo costo y baja dependencia de la temperatura. En este sentido, el enfoque de modo de corriente a través de amplificadores de corriente de segunda generación (CCIIs) permite mejoras en características clave, como la sensibilidad y la resolución. En este artículo se presenta una nueva arquitectura de CCII para interfaces de sensores capacitivos diferenciales. La topología propuesta muestra una configuración en bucle cerrado tanto para el voltaje como para el búfer de corriente, lo que conduce a mejores impedancias de interfaz en los terminales y. Además, se logró un bajo consumo de energía de 600 uW debido al sesgo de clase-AB de ambos búferes, y las desventajas inherentes en términos de linealidad bajo el desajuste de amortiguación de clase-AB se superan por su configuración en bucle cerrado. Las ventajas de la nueva arquitectura se demuestran mediante el análisis de circuitos y simulaciones; en particular, se obtuvo una muy buena robustez bajo variaciones de proceso, voltaje de alimentación y temperatura y desajustes debido al enfoque en bucle cerrado. El CCII también se utilizó para diseñar una interfaz de sensor capacitivo en tecnología CMOS integrada, donde fue posible lograr una sensibilidad de 2.34 nA/fF, con una variación de sensor de escala completa de 8 pF y una diferencia de capacitancia detectable mínima de 40 fF.
Descripción
El uso de sensores capacitivos tiene ventajas en diferentes aplicaciones industriales debido a su bajo costo y baja dependencia de la temperatura. En este sentido, el enfoque de modo de corriente a través de amplificadores de corriente de segunda generación (CCIIs) permite mejoras en características clave, como la sensibilidad y la resolución. En este artículo se presenta una nueva arquitectura de CCII para interfaces de sensores capacitivos diferenciales. La topología propuesta muestra una configuración en bucle cerrado tanto para el voltaje como para el búfer de corriente, lo que conduce a mejores impedancias de interfaz en los terminales y. Además, se logró un bajo consumo de energía de 600 uW debido al sesgo de clase-AB de ambos búferes, y las desventajas inherentes en términos de linealidad bajo el desajuste de amortiguación de clase-AB se superan por su configuración en bucle cerrado. Las ventajas de la nueva arquitectura se demuestran mediante el análisis de circuitos y simulaciones; en particular, se obtuvo una muy buena robustez bajo variaciones de proceso, voltaje de alimentación y temperatura y desajustes debido al enfoque en bucle cerrado. El CCII también se utilizó para diseñar una interfaz de sensor capacitivo en tecnología CMOS integrada, donde fue posible lograr una sensibilidad de 2.34 nA/fF, con una variación de sensor de escala completa de 8 pF y una diferencia de capacitancia detectable mínima de 40 fF.