Author(s):
Gomes, Rúben Daniel Gouveia
Date: 2018
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.13/2107
Origin: DigitUMa - Repositório da Universidade da Madeira
Subject(s): Sensor de temperatura; Conversor analógico digital; Circuito BandGap; Conversor tensão-corrente; CMOS; Layout; Temperature sensor; Analog-to-digital converter; BandGap circuit; Voltage current converter; Engenharia Eletrotécnica - Telecomunicações; .; Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
Description
Nesta dissertação de mestrado foi desenvolvido um sensor de temperatura com saída digital implementado em circuito integrado, para utilização em sensores de imagem CMOS. O projeto foi executado utilizando a tecnologia DongBu 130nm. Este projeto permite obter uma saída digital relacionada com a temperatura de uma forma linear sendo possível saber a temperatura na qual o sistema se encontra inserido. O sensor de temperatura digital assenta em duas partes principais: o sensor de temperatura com saída analógica e um conversor de analógico para digital. Assim foi iniciado o projeto com o estudo do princípio de funcionamento de detetores de temperatura (sensor de temperatura), e o efeito que ocorre nos dispositivos com a variação da mesma. Após o estudo foi implementado o esquemático e o layout referente ao sensor de temperatura analógico, fazendo as simulações e testando assim o seu correto funcionamento. Na segunda parte foram analisadas quais os ADC que melhor se adaptavam ao pretendido. Novamente foi implementado o esquemático implementando circuitos de referência de tensão e de corrente necessários ao correto funcionamento do mesmo, e finalmente procedeu-se à implementação do layout referente à ADC. Numa última fase juntou-se o sensor de temperatura analógico à ADC formando assim o sensor de temperatura digital. Nesta última fase foram feitas verificações ao layout, nomeadamente, DRC, LVS e PEX garantindo que todo o sistema funciona como esperado. Os resultados obtidos na prática mostram que a solução implementada compre os requisitos impostos nos objetivos, garantindo uma boa linearidade do sensor de temperatura que juntamente com a ADC garantem um erro máximo de 0.5ºC ocupando uma área de 0.016mm2.
In this master thesis, an on chip digital temperature sensor for CMOS image sensors is developed. The project was implemented using DongBu 130nm technology. This project allows us to obtain a digital output linearly related with the temperature in which the system is placed. The digital temperature sensor relies on two main parts: the temperature sensor with an analog output and an analog-to-digital converter. Thus, the project was started with the study of different temperature sensing principles (temperature sensor), and the effect that occurs in devices with temperature variation. After that study, the schematic and layout of the analogue temperature sensor were implemented and simulated using a spice level simulator. In the second part, the ADCs were analysed, choosing which ones were better adapted for this project. Again, the schematic was implemented joining the current and voltage reference circuits necessary for the correct operation, and finally the ADC layout was implemented. In the last phase the analogue temperature sensor was added to the ADC, forming the digital temperature sensor. In this last phase we made some layout verification, and post layout simulation (DRC, LVS and PEX) ensuring that the whole system works as expected. The results obtained in practice show that the implemented solution fulfils the requirements imposed in the objectives, guaranteeing a good linearity of the temperature sensor that together with the ADC guarantee a maximum error of 0.5ºC, occupying an area of 0.016mm2 for the whole system, including the reference circuits.
