Abstract
A simple voltage-to-frequency converter (VFC) with modulated duty cycles is proposed. The proposed VFC is composed of an operational amplifier, a voltage-to-current circuit, a charge and discharge circuit, a comparator, and a Schmitt trigger. The 50% duty cycle signal is always obtained at the output of the Schmitt trigger and multiple duty cycles can be obtained at the output of the comparator by simply adjusting an external voltage level. Due to its simplicity, the proposed VFC circuit can be easily combined with other circuitry to extend its practical application. The errors caused by the circuit non-idealities are investigated to quantify the trade-offs between performance and cost. The proposed VFC, which features modulated duty cycles, is realized in a standard 0.18-μm 1P6M complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology, and an active area of 210 μm × 190 μm is occupied. Experimental results show that the proposed converter is useful for output frequency ranges from 315 kHz to 2.53 MHz with an input voltage range of 0.2–1.6 V and a power consumption of 0.8 mW
چکیده
در این مقاله، یک مبدل ولتاژ به فرکانس ساده (VCF) با سیکل‌های وظیفه مدوله شده پیشنهاد شده است. VFC ی پیشنهادی از یک تقویت‌کننده عملیاتی، یک مدار مبدل ولتاژ به جریان، یک مدار شارژ و دشارژ، یک مقایسه کننده و یک مدار اشمیت تریگر تشکیل شده است. سیگنال سیکل وظیفه 50% همیشه در خروجی اشمیت تریگر سیکل‌های وظیفه متعددی را می‌توان در خروجی مقایسه کننده با تنظیم یک سطح ولتاژ خارجی به دست آورد. به خاطر سادگی این مدار، مدار VFC ی پیشنهادی را می‌توان به سادگی با مدارهای دیگر به‌منظور کاربردهای عملی ترکیب کرد. خطاهای ناشی از پارامترهای غیر ایده آل مدار مورد بررسی قرار گرفته است تا مصالحه‌ای بین عملکرد و هزینه صورت گیرد. VFC ی پیشنهادی که از سیکل‌های وظیفه مدوله شده بهره می‌برد، تحت فناوری استاندارد فلز-اکسید-نیمه‌هادی مکمل 0.18 μm ی IP6M ( CMOS) ساخته شده و سطح مؤثر 210 μm × 190 μm توسط آن اشغال شده است. نتایج عملی نشان می‌دهد که مبدل پیشنهادی برای رنج‌های فرکانس خروجی از 315 kHz تا 2.53 MHz با رنج ولتاژ ورودی 0.2 تا 1.6 V و مصرف توان 0.8 mW مناسب است.
1-مقدمه
پیشرفت‌های صورت گرفته در مدارهای فوق مجتمع (VLSI)، سنسورها و سیستم‌های ارتباطی موبایل بی‌سیم اصلاحات زیادی را در میکرو سنسورهای مجتمع به وجود آورده است.
کاربردهای میکرو سنسورها اغلب مستلزم یک میکرو کنترلر (μC) برای اهداف مختلف، نظیر حسگری دما، پردازش سیگنال دیجیتال، کالیبراسیون، اندازه‌گیری، تست مدار و غیره می‌باشد. اهمیت کاربردهای حسگری نیز مورد تأکید قرار گرفته و توسط Bakker و Huijsing در (2000) معرفی گردید...