การออกแบบวงจรรวมใช้กำลังงานต่ำสำหรับแปลงสัญญาณแอนะล็อกจากหัววัดแบบแอมเพอโรเมตริกเพื่อแสดงผลทางจอแบบผลึกเหลว

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการออกแบบ การจำลองการทำงาน และการวัดการทำงานของวงจรรวมกำลังงานต่ำซึ่งทำหน้าที่รับสัญญาณแอนะล็อกจากหัววัดแบบแอมเพอโรเมตริก เช่น หัววัดน้ำตาลกูลโคสแล้วแสดงผลเป็นตัวเลขทางจอแบบผลึกเหลว วงจรประกอบด้วย 4 ส่วนหลัก คือ วงจรรับกระแสจากหัววัด วงจรแปลงผันสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลแบบดูอัลสโลป วงจรปรับเทียบเพื่อชดเชยกระแสออฟเซ็ตและความไวของหัววัด และวงจรขับภาคแสดงผล เพื่อให้เหมาะสมกับการประยุกต์ใช้งานแบบพกพา วงจรนี้ได้รวมส่วนประกอบทางอิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นไว้เกือบทั้งหมดสามารถใช้กับแรงดันแหล่งจ่ายในช่วงกว้าง และใช้กำลังงานต่ำ วงจรรวมนี้ออกแบบโดยใช้เทคโนโลยี CMOS 0.7 mum ผลการจำลองการทำงานแสดงให้เห็นว่าวงจรสามารถรับค่ากระแสจากหัววัดได้ในช่วง 1-750 nA โดยมีความเพี้ยนน้อยกว่า 3% สามารถปรับเทียบกระแสออฟเซ็ตได้ในช่วง 1-220 nA และปรับเทียบความไวได้ในช่วง 0.5-5 nA/(mg/dl) วงจรรวมนี้ใช้พื้นที่ขนาด 2.2x2.2 ม.ม.2 และใช้ตัวถังแบบ dual-inline 40 ขา ผลการวัดของวงจรต้นแบบพบว่า วงจรสามารถทำงานโดยใช้แหล่งจ่ายไฟในช่วง 2.2-5.0 V และกินกำลังงานประมาณ 300 muwatt ที่แรงดันแหล่งจ่าย 3.0 V ผลการวัดแสดงให้เห็นว่า วงจรส่วนหน้าและวงจรแปลงผันสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลสามารถวัดกระแสจากหัววัดได้ในช่วง 1-2400 nA โดยมีความเพี้ยนน้อยกว่า 3% วงจรปรับเทียบและวงจรขับภาคแสดงผลยังทำงานได้ไม่ถูกต้องซึ่งจะได้รับการตรวจสอบต่อไป