Dissertação

{en_GB=Ultra Low Power Clock} {} EVALUATED

{pt=Neste trabalho, um relógio de mesa é projetado e um método para medição de correntes baixas, na ordem do nano ampere, é apresentado. O trabalho consiste num demonstrador de funcionalidades para o RTC da SiliconGate SGC22300. O demonstrador é um circuito de sinal misto, que faz a interface entre o RTC e um LCD, onde são mostrados horas e minutos. Tanto o RTC, como a interface com o utilizador, bem como o controlador do LCD foram integralmente desenvolvidos em 22FDX da GlobalFoundries, usando uma tecnologia FD-SOI de 22 nm. Com vista a caracterizar o LCD, uma montagem para medição de correntes foi desenvolvida. O método de medição apresentado vai de encontro às necessidades dos circuitos que são atualmente desenvolvidos num contexto de IoT, em que correntes sucessivamente menores, na ordem do pico ou nano ampere, requerem ser medidas. O método destaca-se pelo baixo custo e utilização de equipamento de medição não necessariamente adaptado a baixas correntes e consequentemente mais acessível. Uma análise feita às fontes de erro do método, permitiu o desenvolvimento de um modelo capaz de prever a exatidão de qualquer medida, numa gama de correntes de 3 ordens de magnitude, desde 25 nA, com uma exatidão alcançável de pelo menos 1 %, em qualquer condição de operação. O modelo permite ainda a determinação das condições de medida necessárias para a obtenção de uma determinada precisão. O método é verificado, recorrendo a resultados experimentais. Técnicas de desenho de circuito especialmente adaptadas a circuitos de muito baixa potência são demonstradas., en=In this work, a desk clock was designed. A method for measuring ultra-low, nanoampere currents is presented, as well as the complete mixed-signal design process of integrated circuits. The work consists of a demonstrator of features of SiliconGate's RTC SGC22300. The demonstrator is a mixed-signal circuit, working as a digital clock, interfacing the RTC and one LCD, capable of showing the current time. The complete RTC circuit, the user interface and the LCD driver were designed using GlobalFoundries' 22FDX, employing 22 nm FD-SOI technology. With the purpose of characterizing the LCD, a measurement setup was designed. The measurement method is relevant for circuits developed with IoT in mind, as such applications require increasingly lower currents to be measured, in the order of the pico or nanoampere. The method uses a platform with low-cost, off-the-shelf components and allows common measurement equipment, not adapted for ultra-low currents, to be used. An in-depth analysis of the sources of error is conducted, allowing accurate prediction of the maximum expected error of any measurement and optimization of parameters of the measurement to achieve a specific accuracy. Experimental results from thousands of measurements validate the operation at different supply voltages, in a current range of 3 orders of magnitude, starting at 25 nA, with achievable error of less than 1 % in any scenario. Special design techniques adapted to ultra-low power circuits are demonstrated.}
{pt=Medição de baixas correntes, desenho de circuito integrado híbrido, LCD driver, monitor de frequência, en=Ultra-low current measurement, mixed-signal design, LCD driver, frequency monitor}

Junho 21, 2018, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Marcelino Bicho dos Santos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado