Dissertação

{en_GB=Low-power clock generator system for wireless sensors networks} {} EVALUATED

{pt=Prolongar a vida útil da bateria dos dispositivos é um objetivo transversal a qualquer área da eletrónica. Especialmente ao trabalhar com redes de sensores sem fios, geralmente instaladas em locais remotos, a vida útil da bateria dos sensores ganha uma maior importância. Para atingir o objetivo de aumentar o tempo de vida da bateria, os sistemas de redes de sensores sem fios são apenas ativados periodicamente para receber/transmitir dados, estando no modo inativo o resto do tempo. No entanto, o oscilador de wake-up, bloco responsável por detectar quando os intervalos de tempo de comunicação devem ocorrer retirando os outros blocos do modo inativo, deve estar sempre ativo. Assim, é de extrema importância, para além de ser um grande desafio, implementar um oscilador de wake-up com consumo de energia mínimo. Da redução do consumo de energia advém uma estabilidade de frequência mais baixa. A solução passa por projetar um oscilador de frequência de referência para operar como relógio do sistema que só está ativo durante os intervalos de tempo de comunicação e que é utilizado para calibrar o oscilador de wake-up. Neste trabalho é proposto um oscilador de cristal como relógio do sistema devido à sua alta estabilidade de frequência. O oscilador de wake-up é um oscilador de consumo ultra-baixo, implementado como um oscilador RC com calibração de frequência digital, através de correções na corrente de polarização. Os osciladores são sincronizados através de uma malha de frequência síncrona., en=Extending the battery life of devices is an objective transversal to any area of electronics. Especially when working with Wireless Sensors Network (WSN), usually installed in remote locations, the sensors battery life gains greater importance. To achieve the goal of prolonging the time a battery is powering the circuit, WSN systems often rely on duty-cycle schemes of operation: the system is periodically and briefly powered-up to receive/transmit data, being in sleep mode most of the time. Despite that technique, the block responsible for keeping track of when the communication time slots must happen waking-up other blocks from the sleep mode - the wake-up timer - must be always operating. Thus, it is of extreme importance, and also a big challenge, to implement a wake-up timer with minimum power consumption. With the reduction of power consumption comes a lower frequency stability. The solution is to design a reference frequency oscillator to operate as the system clock which is only active during communication time slots and that is used to calibrate the wake-up oscillator. In this work a crystal oscillator is proposed as the system clock for its high frequency stability. The wake-up timer is an Ultra-Low Power (ULP) oscillator, implemented as a RC oscillator with digital calibration of the frequency through corrections in the bias current. A frequency-Locked Loop (FLL) is implemented to synchronize the oscillators.}
{pt=Sistema de geração de relógio, Oscilator de cristal, Oscilator de ultra-baixo consumo, Calibração, Malha de frequência síncrona, en=Clock generator system, Crystal oscillator, Ultra-low power oscillator, Calibration, Frequency-locked loop}

Outubro 15, 2020, 10:30

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Torres Caldinhas Simões Vaz

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar