Design of capacitive sensing chopper amplifier used in artificial nose detection system - Tuševski, Ajda (Informacije MIDEM, 2024)
V članku je predstavljeno načrtovanje ter teoretičen in simulacijski postopek pri izgradnji popolnoma diferencialnega, natančnega sekalnega nabojnega ojačevalnika, ki služi zaznavanju majhnih kapacitivnih sprememb v sistemu Umetni nos. Pokazali bomo, da lahko s pravilno topologijo in optimizacijo parametrov vezja zmanjšamo 1/f šum in ničelno napetost ter tako izboljšamo občutljivost, hkrati pa ohranimo porabo energije na sprejemljivi ravni. Ker je hitrost kapacitivnih sprememb zaradi adsorbcije in desorbcije relativno počasna, smo uporabili tehniko sekanja in zmanjševanje ničelne napetosti in 1/f šuma. Ti dve tehniki sta v članku uporabljeni na nov način in bosta podrobneje opisani. V nadaljevanju sledi opis prednosti in slabosti predlagane tehnike. Kombinacija obeh tehnik sekanja v eni topologiji in nove, diferencialne kapacitivne senzorske povezave se uporabljajo za izboljšanje občutljivosti zaznavanja. Teoretični izračun kaže, da je v idealnem primeru možno doseči občutljivost 3 zF/?$\sqrt$?(Hz). V realnosti pričakujemo nekoliko slabšo občutljivost, zaradi različnih neidealnosti, ki jih nismo upoštevali pri teoretičnem izračunu.
Keywords: artificial nose; capacitive sensors; diferencialni kapacitivni senzorji; fully differential chopper amplifier; popolnoma diferencialen sekalni ojačevalnik; ripple reduction loop (RRL); RRL 3; umetni nos