Energy-Efficient High-Performance Interface Circuits for Sensors
| dc.contributor.advisor | Fariborzi, Hossein | |
| dc.contributor.author | Alshehri, Abdullah Saleh | |
| dc.date.accessioned | 2025-02-24T16:27:09Z | |
| dc.date.issued | 2024-11-25 | |
| dc.description.abstract | أدى انتشار التقنيات القائمة على المستشعرات إلى زيادة الطلب على دوائر واجهة المستشعرات (Interface Circuit) الأكثر كفاءة. ومع تطور المستشعرات لتصبح أكثر تعقيدًا، أصبح تصميم دوائر واجهة المستشعرات عالية الأداء وموفرة للطاقة تحديًا أساسيًا. تهدف هذه الأطروحة إلى دراسة وتصميم دوائر واجهة محسّنة للطاقة لتطبيقات المستشعرات المتقدمة. يقدم الجزء الأول من الأطروحة دائرة قراءة لمستشعرات التسارع MEMS، تتضمن مستشعرًا متوافقًا مع تقنية CMOS ومحول سعة-إلى-جهد منخفض الضوضاء وعالي النطاق الديناميكي مع تقنية (Chopper Stabilization)، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات استشعار الزلازل. يستعرض الجزء الثاني ست تصميمات جديدة لل (latch) باستخدام تقنيات CMOS بأحجام 32 نانومتر، 40 نانومتر، 65 نانومتر، و90 نانومتر، حيث يركز كل تصميم على تحسين معيار أداء محدد. يُظهر التصميم الأول كفاءة طاقة محسّنة وسرعة أعلى مع تقليل تأثير تغذية الساعة. يستخدم التصميم الثاني تقنية ال (CFBB) لتحقيق تحسين في الأداء بنسبة 20.8% دون زيادة استهلاك الطاقة. يركز التصميم الثالث على التطبيقات عالية السرعة ومنخفضة الطاقة، محققًا زيادة في سرعة التثبيت بنسبة 18%. يحقق التصميم الرابع انخفاضًا في استهلاك الطاقة وتأخير الانتشار وانحراف الجهد، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في الجهود المنخفضة. يتميز التصميم الخامس بمدخل Rail-to-Rail واستهلاك منخفض للطاقة، مما يجعله مناسبًا لأنظمة إنترنت الأشياء المعتمدة على حصاد الطاقة. يُحقق التصميم السادس تحسينات كبيرة في كفاءة الطاقة والأداء مقارنةً بالأعمال السابقة. يقدم الجزء الثالث طوبولوجيا جديدة لمحول تناظري-رقمي (ADC) بتقنية التقريب المتتالي، تحاكي الهيكلية الهرمية لخوارزمية التقريب المتتالي. تم استخدام مقارنات StrongARM CFBB latch مع ترانزستورات دخل تفاضلية معدلة كمقارنات مستقلة، مما يتيح تكوينًا شجريًا لعملية التقريب المتتالي. يحقق محول ADC بتقنية شجرة التقريب المتتالي (SAT ADC) عدة مزايا، منها تقليل استهلاك الطاقة، تبسيط التشفير، تقليل الضوضاء، وتحسين زمن التحويل. أظهرت عمليات المحاكاة بعد التصميم لمحرك SAT ADC بتقنية 65 نانومتر CMOS استهلاك طاقة يبلغ 246 ميكرو واط مع شكل استحقاق(FoM) قدره 90.16 فيمتوجول لكل خطوة تحويل. بشكل عام، تقدم هذه الأطروحة تصميمات مبتكرة لدوائر واجهة المستشعرات المحسّنة للطاقة، بما في ذلك محول سعة-إلى-جهد منخفض الطاقة والضوضاء، تصميمات جديدة لمقارنات StrongARM latch عالية الأداء وفعالة في استهلاك الطاقة، وطوبولوجيا جديدة لمحولات التقريب المتتالي منخفضة الطاقة. تهدف هذه الأبحاث إلى تطوير دوائر واجهة ذات كفاءة وسرعة عالية لتطبيقات المستشعرات الحديثة. | |
| dc.format.extent | 203 | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14154/74919 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | King Abdullah University of Science and Technology | |
| dc.subject | ASIC | |
| dc.subject | ROIC | |
| dc.subject | Readout Circuit | |
| dc.subject | Comparator | |
| dc.subject | StrongARM Comparator | |
| dc.subject | Accelerometer | |
| dc.subject | MEMS-Based Accelerometer | |
| dc.subject | Interface Circuit | |
| dc.subject | CMOS | |
| dc.subject | Semiconductor | |
| dc.subject | Low Power Circuit. | |
| dc.title | Energy-Efficient High-Performance Interface Circuits for Sensors | |
| dc.type | Thesis | |
| sdl.degree.department | Electrical and Computer Engineering | |
| sdl.degree.discipline | Electrical and Computer Engineering | |
| sdl.degree.grantor | King Abdullah University of Science and Technology | |
| sdl.degree.name | PH.D |