CMOS Circuits for Electromagnetic Vibration Transducers: Interfaces for Ultra-Low Voltage Energy Harvesting

ویرایش: 1 
نویسندگان: Dominic Maurath. Yiannos Manoli (auth.)  
سری: Springer Series in Advanced Microelectronics 49 
ISBN (شابک) : 9789401792714, 9789401792721 
ناشر: Springer Netherlands 
سال نشر: 2015 
تعداد صفحات: 309 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 13 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 43,000



راه‌حل‌های مدیریت انرژی یکپارچه با تراشه برای سیستم‌های بسیار کم مصرف ضروری است. این نه تنها بهینه سازی برنامه های حسگر نوآورانه را امکان پذیر می کند. همچنین برای یکپارچه‌سازی و کوچک‌سازی استراتژی‌های تامین انرژی در سیستم‌های نظارت قابل حمل و مستقل ضروری است.

این کتاب به‌ویژه به رابط‌هایی برای برداشت انرژی می‌پردازد، که عنصر کلیدی برای اتصال مبدل‌های میکرو به عناصر ذخیره‌سازی انرژی هستند. ویژگی های اصلی کتاب عبارتند از:

- بررسی جامع فناوری و کاربرد، مبانی مکانیک مبدل، طراحی مدار و کنترل اساسی، نمونه سازی و آزمایش، تا تامین سیستم حسگر و کاربردها.

< p>- مفاهیم رابط جدید - از جمله یکسو کننده‌های فعال، روش‌های MPPT برای ردیابی کارآمد DC و همچنین منابع AC، و یک پمپ شارژ کاملاً یکپارچه برای ردیابی حداکثر توان AC کارآمد در سطوح توان فوق‌العاده پایین زیر 100 µW. تراشه ها به یکی از وسیع ترین محدوده ولتاژ عملیاتی ارائه شده در فناوری استاندارد CMOS دست می یابند: 0.44 ولت تا بیش از 4.1 ولت.

- دو فصل ویژه در طراحی مدارهای آنالوگ - مزایا و موانع را در نمونه های اولیه تراشه های پیاده سازی شده با سه هدف مورد مطالعه قرار می دهد. : توان بسیار کم، محدوده ولتاژ منبع تغذیه گسترده و ادغام با فناوری های استاندارد. رویکردهای طراحی جایگزین با استفاده از مراحل ترانزیستور ورودی حجیم در عملکرد بایاس رو به جلو برای تقویت‌کننده‌ها، مدولاتورها و مراجع دنبال می‌شوند.

- پیوست جامع - با تجزیه و تحلیل اساسی اضافی، دستورالعمل‌های طراحی و مقیاس‌بندی، جداول و ابعاد اجرای مدار. ، شماتیک ها، فهرست های کد منبع، صورتحساب مواد، و غیره.

نمونه های اولیه مورد بحث و دستورالعمل های طراحی داده شده با دستگاه های مبدل ارتعاش واقعی آزمایش می شوند. خوانندگان مورد نظر دانشجویان تحصیلات تکمیلی در دوره های پیشرفته، دانشگاهیان و مدرسان، مهندسان تحقیق و توسعه هستند.

Chip-integrated power management solutions are a must for ultra-low power systems. This enables not only the optimization of innovative sensor applications. It is also essential for integration and miniaturization of energy harvesting supply strategies of portable and autonomous monitoring systems.

The book particularly addresses interfaces for energy harvesting, which are the key element to connect micro transducers to energy storage elements. Main features of the book are:

- A comprehensive technology and application review, basics on transducer mechanics, fundamental circuit and control design, prototyping and testing, up to sensor system supply and applications.

- Novel interfacing concepts - including active rectifiers, MPPT methods for efficient tracking of DC as well as AC sources, and a fully-integrated charge pump for efficient maximum AC power tracking at sub-100µW ultra-low power levels. The chips achieve one of widest presented operational voltage range in standard CMOS technology: 0.44V to over 4.1V.

- Two special chapters on analog circuit design – it studies benefits and obstacles on implemented chip prototypes with three goals: ultra- low power, wide supply voltage range, and integration with standard technologies. Alternative design approaches are pursued using bulk-input transistor stages in forward-bias operation for amplifiers, modulators, and references.

- Comprehensive Appendix – with additional fundamental analysis, design and scaling guidelines, circuit implementation tables and dimensions, schematics, source code listings, bill of material, etc.

The discussed prototypes and given design guidelines are tested with real vibration transducer devices. The intended readership is graduate students in advanced courses, academics and lecturers, R&D engineers.

Front Matter....Pages i-xxiii
Front Matter....Pages 1-1
Introduction....Pages 3-39
Basic Transducer Interfacing Concepts....Pages 41-69
Front Matter....Pages 71-71
Low-Voltage CMOS Design Fundamentals....Pages 73-92
0.5-V Low-Power Analog Circuits....Pages 93-136
Front Matter....Pages 137-137
Low-Voltage Rectification of High-Resistive Sources....Pages 139-157
Input Load Adapting Charge Pump Interface....Pages 159-197
Load Matching Detector....Pages 199-214
Switched-Inductor Capacitive Interface....Pages 215-240
Conclusion and Future Aspects....Pages 241-249
Back Matter....Pages 251-300