Este trabalho apresenta o projeto a nível de simulações BSIM3V3 de uma
topologia de circuito de condicionamento tanto na versão integrada (tecnologia metal-4
polisilício-2 - CMOS 0,35µm) quanto discreta para leitura de sensores ISFET (Transistor
de Efeito de Campo Sensível a Íons).
A topologia de condicionamento desenvolvida tem algumas vantagens em relação
a topologias tradicionais que na maioria são CVCC (Tensão Constante e Corrente
Constante) em três aspectos: sensibilidade maior que a convencional (201,736mV/pH x
59mV/pH), linearidade bem próxima de 1.
Além de ler pH na faixa de 3 a 12 inteira com sensibilidade de 201,736mV/pH,
tal circuito também oferece uma forma de ajuste que permite que suas leituras sejam feitas
por faixas, onde deve-se fazer ajustes no dimensional dos transistores N e P na etapa de
fabricação (versão integrada) e aplicar diferentes valores de tensão ao seu Eletrodo de
Referência para que seja possível a leitura do pH com sensibilidade ainda maior que a
convencional com a mesma topologia, porém dimensionada de forma diferente,
possibilitando-se atingir a sensibilidade de 480mV/pH. Podemos então ler três faixas
intercaladas de pH, por exemplo: faixa 1 - pH 3 a 7; faixa 2 - pH 6 a 10; faixa 3 - 8 a 12.Na versão discreta o mesmo pode ser feito através dos resistores de polarização (RP e
RN) do circuito tanto para leitura da faixa de pH 3 a 12 quanto para leitura por faixas (as
mesmas faixas 1, 2 e 3). Para tanto pode-se utilizar três circuitos aplicados à uma matriz
de ISFETs, cada um com uma tensão de Eletrodo de Referência diferente ou apenas um
circuito aplicado a um ISFET com essa mesma tensão microcontrolada.
Foram feitas análises de ruído de saída, relação Sinal-Ruído e simulações de
Monte Carlo com o objetivo de demonstrar a robustez do circuito a ruídos e variações
intrínsecas aos componentes da topologia.
Resultados mostram que o circuito tanto em sua versão integrada quanto discreta
apresentam resultados bastante satisfatórios às aplicações desejadas com baixa taxa de
ruído e robustez a variações nas duas versões apresentadas (integrada e discreta) foi
comprovado também que seu funcionamento é similar em ambas as versões do cirucito,
validando-se a topologia em si.
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