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Dissertação

A low-power clock generator for IoT node systems EVALUATED

Detalhes: Prolongar a vida útil das baterias é o principal desafio em aplicações de internet das coisas sem fios. WSNs são frequentemente colocados em locais remotos, dificultando a substituição das baterias. O método mais eficaz de reduzir o consumo de energia consiste em apenas ligar o sistema periodicamente para efetuar receção e transmissão de dados. Uma vez que o wake-up timer está sempre ligado, é utilizado um oscilador de reduzido fator de qualidade que apresenta reduzido consumo de potência. Para compensar a má estabilidade de frequência, o wake-up timer é periodicamente sincronizado com um oscilador de referência, geralmente um oscilador a cristal, com elevado fator de qualidade. Osciladores a cristal apresentam longos tempos de startup, o que compromete não só a economia de energia, como também a habilidade de reduzir o duty-cycle do sistema As técnicas de aceleração do startup mais eficazes quando se pretende uma amplitude de oscilação elevada utilizam pré-energização do cristal com um sinal de frequência constante. Neste trabalho, é proposta uma técnica de pré-energização em duas etapas. Na primeira, é utilizado um sinal com modulação chirp, que é injetado até que a amplitude da corrente seja suficiente para a sensibilidade do comparador. Na segunda, é utilizada uma técnica de injeção auto-temporizada. Adicionalmente, os nós do cristal são carregados e descarregados em etapas para minimizar o consumo. Em condições de operação nominais, conseguem-se um tempo e uma energia de startup de 65 us e 72,42 nJ, respetivamente, para uma amplitude da corrente no ramo RLC de 1,94 mA.
Keywords: Osciladores a cristal, stepwise charging, energia de startup, injeção de energia, Internet das Coisas, oscilador de referência

Discussão: dezembro 3, 2021, 15:30