Развитие схемотехники и методов проектирования контроллеров интеллектуальных датчиков

• Автор: Матвеенко, Ольга Сергеевна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Содержание
Введение.
Глава 1. Развитие схемотехники и технологии полупроводниковых микросхем для информационных систем.

1.1. Развитие информационных систем.

1.2 Требования к элементной базе информационных систем и их влияние на схемотехнику контрол леров интеллектуальных датчиков

1.3. Новые технологии для информационных систем.

1.4. Новые отношения производителей и заказчиков

1.5. Выводы к главе 1.

Глава 2. Маршрут проектирования контроллеров интеллектуальных

датчиков.

2.1. Структура интеллектуального датчика

2.2. Специфика проектирования контроллеров интеллектуальных
датчиков
2.3. Физическое проектирование чувствительных элементов для контроллеров интеллектуальных датчиков
2.4. Задача энергосбережения
2.5. Этапы проектирования контроллеров интеллектуальных датчиков.
2.6. Выводы к главе 2.
Глава 3. Унифицированные сложные функциональные блоки для
контроллеров интеллектуальных датчиков
3.1. Унифицированные аналоговые блоки.
3.1.1. Операционные усилители.
3.1.2. Усилитель сигналов фотоприемников, совмещенный с фильтром верхних частот, ДЛЯ систем оптической СВЯЗИ.
3.1.3. Усилитель сигналов фотоприемников для контроллера дымового пожарного извещателя
3.1.4. Термокомпенсированный релаксационный генератор.
3.2. Блоки управления потенциальными и токовыми ключами.
3.2.1. Проблема коммутации больших токов
3.2.2. Драйвер для токового ключа на биполярном прптранзисторе.
3.2.3. Драйвер для потенциального ключа электронного реле.
3.3. Эффективные преобразователи напряжения питания.
3.3.1. Энергосберегающий аналоговый преобразователь напряжения питания.
3.3.2. Эффективный преобразователь напряжения питания на переключаемых конденсаторах.
3.4. Выводы к главе 3.
Глава 4. Примеры контроллеров интеллектуальных датчиков.
4.1 Контроллер акселерометра
4.2 Контроллер емкостной клавиатуры.
4.3 Контроллер дымового пожарного извещателя
4.4 Выводы к главе 4.
Заключение.
Приложение.
Список использованной литературы


Сформулированы требования к подготовке описаний аналоговых блоков для использования их при проектировании контроллеров в соответствии с методологией «систем на кристалле». Разработан список дополнений к правилам проектирования аналоговых блоков. Предложен ряд новых технических решений, обеспечивающих улучшение характеристик аналого-цифровых микросхем. Выполнена патентная защита новых технических решений. Установлено, что проблема разных масштабов времени в электронных устройствах и внешней среде при проектировании контроллеров интеллектуальных датчиков эффективно решается использованием унифицированных аналоговых узлов и блоков, а также поведенческим моделированием аналого-цифровых микросхем в составе информационной системы. Разработана новая методика проектирования сложных аналоговых блоков, основанная на использовании более простых параметризованных узлов, позволяющая осуществить синтез схемы блока, его поведенческое моделирование и оптимизацию раньше, чем установлены параметры элементов и разработана топология. Установлено, что подавление паразитной инжекции в подложку КМОП-структуры достигается созданием в Р-подложке скрытого слоя Р+-типа и ограничением скорости изменения выходного тока мощных транзисторов электронными средствами. Разработаны рекомендации по улучшению воспроизводимости и помехоустойчивости аналоговых блоков, разрабатываемых для субмикронных КМОП технологий. Завершенные и аттестованные проекты контроллеров для интеллектуальных датчиков подтверждают эффекгивность новых технических принципов реализации аналоговых блоков в аналого-цифровых микросхемах, разрабатываемых в структуре «разумного контрактного производства». Технические принципы, разработанные в диссертации, обеспечили создание ряда микросхем контроллеров интеллектуальных датчиковс параметрами на уровне мировых достижений. Результаты практических разработок отражены в Актах о внедрении. Результаты диссертации используются в учебной программе по курсу «Основы микроэлектронной технологии» в Московском физико-техническом институте. Энергоэффективность микромощных микросхем повышается за счет использования преобразователей напряжения питания на основе переключаемых конденсаторов. Результаты диссертационной работы использованы при создании новых микросхем: контроллера акселерометра, контроллера дымового пожарного извещателя, контроллера ёмкостной клавиатуры, что подтверждено актом внедрения от ООО «Юник Ай Сиз». Материалы диссертации использованы при подготовке учебного пособия «Основы микроэлектронной технологии» в рамках обеспечения инновационной образовательной программы для магистров кафедры микроэлектроника факультета Физической и квантовой электроники в Московском физико-техническом институте. Достоверность научных положений, результатов и выводов. Теоретические исследования, проведённые в данной работе, базируются на фундаментальных положениях физики полупроводников и полупроводниковых приборов. Для решения поставленных задач использованы методы компьютерного моделирования, макетирования контроллеров в составе тестовых кристаллов и их экспериментального исследования. Достоверность полученных теоретических результатов и разработанных моделей обусловлена их согласием с известными положениями физики полупроводниковых приборов и теории электрических цепей, а также подтверждается экспериментальными исследованиями. Достоверность новых схемотехнических решений подтверждена положительной экспертизой заявки на изобретение. Возможность применения рекомендаций по проектированию подтверждена их успешным использованием при разработке новых изделий электронной техники. Московского физико-технического института «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Московская область, Долгопрудный, г. Московского физико-технического института «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Московская область, Долгопрудный, г. Московского физико-технического института «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Московская область, Долгопрудный, г (два доклада). Международная научно-техническая конференция «Нанотехнологии и наноматериалы», Москва, .