Un sensor táctil de matriz monolítica y de bajo ruido basado en convertidores analógico-digitales incremental delta-sigma
Autores: Huang, Linqing; Shen, Jiulong; Ma, Qiyun; Wang, Hao; Tsang, Wei-Mong; Tang, Fang; Wang, Miao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un sensor táctil de matriz monolítica y de bajo ruido basado en convertidores analógico-digitales incremental delta-sigma
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sensor táctil
Baja interferencia
Matriz monolítica
Front-end analógico
Delta-sigma
Alta resolución
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta en este documento un sensor táctil de matriz monolítica y de bajo ruido, en el cual una unidad de sensor táctil, un frente de análogo de bajo ruido (AFE) y un convertidor analógico-digital delta-sigma de alta resolución (ADC) están completamente integrados. En este sistema propuesto, en comparación con un sistema a nivel de placa basado en dispositivos discretos, se puede reducir el efecto parásito de una conexión de cable larga y los resultados son más precisos. Además, en este sistema monolítico se puede lograr un área de sistema más pequeña y un menor consumo de energía. Se propone un AFE de banda mixta discreto-continuo para filtrar el ruido de parpadeo de baja frecuencia y el ruido blanco de alta frecuencia. Con el fin de mejorar la tasa de cuantificación del circuito de lectura del sensor y suprimir aún más el ruido de alta frecuencia, se adopta en este diseño un esquema de circuito de muestreo y retención alternativo de dos vías. El sensor táctil propuesto está diseñado y fabricado en un proceso de señal mixta CMOS (óxido de metal complementario semiconductor) de 0,5 um con una matriz de 16 x 16 y un área total de chip de 1,9 x 1,9 cm. Este chip consume 33,5 mW de un suministro de 5 V. Los resultados de la medición mostraron que la relación señal-ruido y la tasa de distorsión (SNDR) fue de 65,2894 dB y que el número efectivo de bits (ENoB) fue de 10,553 dB. Además, este sensor podría lograr un rango de medición de presión de 0,002-0,5 N con una resolución de 0,4 mN.
Descripción
Se presenta en este documento un sensor táctil de matriz monolítica y de bajo ruido, en el cual una unidad de sensor táctil, un frente de análogo de bajo ruido (AFE) y un convertidor analógico-digital delta-sigma de alta resolución (ADC) están completamente integrados. En este sistema propuesto, en comparación con un sistema a nivel de placa basado en dispositivos discretos, se puede reducir el efecto parásito de una conexión de cable larga y los resultados son más precisos. Además, en este sistema monolítico se puede lograr un área de sistema más pequeña y un menor consumo de energía. Se propone un AFE de banda mixta discreto-continuo para filtrar el ruido de parpadeo de baja frecuencia y el ruido blanco de alta frecuencia. Con el fin de mejorar la tasa de cuantificación del circuito de lectura del sensor y suprimir aún más el ruido de alta frecuencia, se adopta en este diseño un esquema de circuito de muestreo y retención alternativo de dos vías. El sensor táctil propuesto está diseñado y fabricado en un proceso de señal mixta CMOS (óxido de metal complementario semiconductor) de 0,5 um con una matriz de 16 x 16 y un área total de chip de 1,9 x 1,9 cm. Este chip consume 33,5 mW de un suministro de 5 V. Los resultados de la medición mostraron que la relación señal-ruido y la tasa de distorsión (SNDR) fue de 65,2894 dB y que el número efectivo de bits (ENoB) fue de 10,553 dB. Además, este sensor podría lograr un rango de medición de presión de 0,002-0,5 N con una resolución de 0,4 mN.