Projeto de conversores AC-DC e frequência em DC aplicados na técnica Built-in test

Abstract

Esta monografia visa o projeto, a implementação e os testes de dois conversores, um conversor AC-DC e um conversor de frequência em DC. Esses conversores serão aplicados na tecnologia BIT (Built-in testing), ou seja, serão concebidos para que possam ser implementados dentro de um chip que contém um sistema complexo. O conversor AC-DC gera uma tensão ou uma corrente de saída proporcional à amplitude da tensão ou corrente de entrada. Já o conversor de frequência em DC gera uma tensão ou corrente de saída proporcional à frequência do sinal de entrada. Esses circuitos são usados para a medição e verificação do funcionamento do sistema em que eles estão acoplados ou integram um bloco de um sistema. Para cada conversor, várias topologias serão apresentadas, dentre elas novas topologias, onde é utilizado o princípio dos circuitos translineares para desenvolver circuitos que operam em altas frequências. Essas novas topologias serão discutidas e implementadas. A especificação desejada para os conversores são: Possuir uma boa linearidade, ocupar uma pequena área do chip, atuar em sinais de frequência na ordem de GHz e baixas correntes, entre dezenas e centenas de μA. O consumo não será analisado. Para o conversor AC-DC, mais especificamente o circuito RMS-DC com o amplificador operacional real os resultados da corrente de saída DC obtidos para as correntes de entrada com amplitudes iguais a 25μA, 37,5μA, 50μA, 62,5μA e 75μA a 1GHz de frequência foram, respectivamente: 36,6μA, 53,8μA, 70μA, 85μA e 99μA. Para o conversor de frequência em DC, entre 1GHz e 3GHz, a cada aumento de 100MHz a corrente de saída DC aumentou em 0,3μA a 0,4μA, tendo para 1GHz a corrente de saída DC igual a 13,7μA. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This monograph aims to design, implement and test two converters, the AC-DC converter and the frequency-to-DC converter. They will be applied in the Built-in Testing (BIT) techniques, that is to say, they will be built on-chip of a complex system. The AC-DC voltage or current converter provides the output voltage or current proportional to the amplitude of the input signal. The frequency-to-DC converter generates the output voltage or output current proportional to the frequency of the input signal. These converters are used to measure and test the system where they are built-in, also they can be a function block that is part of a system. For each converter, some approaches available in the literature will be presented. Also, new approaches, which use the translinear principle, will be presented and developed to work in high frequencies. These new circuits will be designed and implemented. The specifications desired are: good linearity, a small integration area, conversion of high frequency signals of GHz magnitude and current small amplitude, between tens and hundreds of μA. The power consumption will not be part of the analyses. For the AC-DC converter, more specifically, the RMS-DC circuit with the real operational amplifier, the results of the DC output current where the amplitude of the input current are equal 25μA, 37,5μA, 50μA, 62,5μA and 75μA at 1GHz frequency were 36,6μA, 53,8μA, 70μA, 85μA and 99μA, respectively. For the frequency-to-DC converter, between 1GHz and 3GHz, each increase of 100MHz, the DC output current raised between 0.3μA and 0.4μA. The DC output current for 1GHz was equal to 13.7μA.