Obvody s proudovou zpětnou vazbou pro zpracování analogových signálů

Abstract

Předkládaná dizertační práce se zabývá návrhem nových základních bloků využitelných v oblasti analogového zpracování signálu se zaměřením na zpracování signálů ze senzorů. Univerzálnost těchto obvodů najde uplatnění v aplikaci programovatelného pole analogových bloků, které by bylo možné řídit a konfigurovat pomocí digitálního signálu. Takto sestavené pole bude plně rekonfigurovatelným číslicově řízeným systémem pro zpracování signálu a využitelné pro široké spektrum různých senzorů. Nabízí možnost pro každý konkrétní senzorový systém sestavit řídicí kód, se kterým by bylo dosaženo optimálních výsledků celého systému a následně umísťovat v rámci jednoho systému na čipu. Předkládané pole je navrhováno z nových programovatelných analogových bloků. Zde jsou využity obvody s proudovou zpětnou vazbou, které při vhodné konfiguraci mohou pracovat jak v napěťovém tak i proudovém režimu. To umožňuje dosahovat velmi dobrých výsledků i u systémů s nízkým napájecím napětím, což je velmi úzce spojeno s mobilitou a autonomním chováním (v dnešní době velmi sledované a důležité parametry) celé senzorické soustavy. Práce se podrobně zabývá jednotlivými bloky, které jsou teoreticky popsány a z výše uvedených hledisek posouzeny pro využití v programovatelném poli. Práci uzavírá návrh programovatelné struktury analogového pole a využití těchto obvodů v části systému, který bude realizován na čipu.This dissertation thesis deals with design of new functional blocks usable in area of analogue signal processing, focusing on sensor signal processing. Versatility of these circuits will find applications in programmable analogue array structures that will be possible to control and configure via a digital signal. Hereby build-up array would be fully a reconfigurable digital control system for sensor signal processing and usable for a wide range of different sensors. It offers possibility to build-up a control code for each specific sensor system, with which it would be possible to achieve optimal results of the entire system and consequently place the system on a chip. The presented programmable array is designed from configurable analogue blocks. The current feedback circuits, which in a suitable configuration can operate in voltage or current mode, are used here. This allows to achieve very good results in the systems with very low power supply, which is closely associated with mobility and autonomous behavioral (that are very important and observed parameters today) of the entire sensor-based framework. The work deals in detail with particular blocks, which are described theoretically and evaluated for using in the programmable analogue array. Design of the structure of programmable analogue array as well the use of these circuits in the part of whole system (that will be realized on a chip) are presented at the end of this thesis.