طراحي مدار خواندن از يك آرايه دوبعدي الكتروشيميايي با رويكرد كاهش توان مصرفي

كارشناسي ارشد

حسگرهاي الكتروشيميايي كاربرد گسترده¬اي در دنياي امروز دارند. مثلاً در پزشكي براي تشخيص غلظت گلوكزِ خون و يا pH خون استفاده مي¬شوند و يا در صنايع غذايي براي شناسايي غلظت مواد مختلف و يا در تشخيص¬هاي محيطي استفاده مي¬شوند. در صنايع كشاورزي و صنعتي و تشخيص¬هاي محيطي نيز كاربردهاي گسترده¬اي دارند. امروزه اين حسگرها با استفاده از مدارات الكترونيكي پيشرفته،¬ از دقت بالاتر و همچنين توان مصرفي پايين¬تر و نيز سرعت پاسخ¬دهي بالاتر برخوردار هستند. در برخي از اين حسگرها، به عنوان مثال حسگرهايي كه در ادوات كاشتني در بدن استفاده مي¬شوند بحث توان مصرفي حائز اهميت است و اين توان مصرفي بايد تا حد قابل قبولي پايين باشد. در اين پژوهش ابتدا ساختارهاي مختلف پتانسيواستات براي خواندن اطلاعات از حسگرهاي الكتروشيميايي بررسي مي¬شوند. سپس پتانسيواستات مبتني بر ساختار سوئيچينگ، به عنوان يك پتانسيواستات كم توان بررسي مي¬شود. در طرح اول سعي مي¬شود توان اتلافيِ اين ساختار، از طريق اعمال ولتاژ بدنه به ماسفت¬هاي قدرت كاهش داده شود. در طرح دوم ساختاري ارائه مي¬شود كه به صورت خودكار ابعاد ماسفت¬هاي قدرتِ ساختار سوئيچينگ را تنظيم مي¬كند. تنظيم ابعاد ماسفت¬ها در هر حالت با توجه به جريان حسگر الكتروشيميايي انجام مي شود، در اين صورت توان اتلافي در جريان¬هاي مختلف در حالت بهينه قرار مي¬گيرد. در طرح سوم ساختار ديگري بيان مي¬شود كه به صورت خودكار به گيتِ ماسفت قدرت ولتاژ اعمال مي¬كند. مقدار اين ولتاژ در هر حالت با توجه به جريان حسگر الكتروشيميايي تعيين مي¬شود. در اين طرح نيز هدف قرار گرفتن توان اتلافي در حالت بهينه براي جريان¬هاي مختلف حسگر است. نتايج اين تحقيق نشان مي دهد در رنج جريان خروجي10 نانوآمپر تا 10 ميكروآمپر لزومي به تنظيم ديناميكي رسانايي كليد ها نيست و انتخاب ابعاد مناسب در هنگام طراحي كفايت مي كند. با اين وجود كنترل ولتاژ گيت پايين بر به صورت ديناميكي مي تواند تاثير مثبتي در بهبود توان داشته باشد

227367

دانشگاه اصفهان

مهندسي برق - مدارهاي مجتمع الكترونيك

مهدي حبيبي