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Revista mexicana de física
versão impressa ISSN 0035-001X
Rev. mex. fis. vol.57 no.6 México Dez. 2011
Instrumentación
Medición de temperatura usando un VCO integrado en silicio
E. MontoyaSuáreza, F. SandovalIbarrab y S. OrtegaCisnerosb
a Área de Ciencias Básicas e Ingenierías, Universidad Autónoma de Nayarit, Cd. de la cultura Amado Nervo, email: emontoya@nayar.uan.mx
b CinvestavUnidad Guadalajara, Av. Del Bosque 1145, Col. El Bajío, 45015 Zapopan, Jal. email: Sandoval@gdl.cinvestav.mx; sortega@gdl.cinvestav.mx
Recibido el 2 de marzo de 2011
Aceptado el 4 de noviembre de 2011
Resumen
La frecuencia de oscilación f0 de un VCO currentstarved es usada para sensar temperatura en el rango de 20 a 99°C. Debido a que la frecuencia f0 es directamente proporcional a la corriente de cortocircuito de la celda básica de construcción (compuerta NOT), y considerando que esta corriente, ISHORT, es directamente proporcional a la movilidad de portadores, es posible explicar como es que f0 varía con cambios en la temperatura, T. El diseño del oscilador, manufacturado en una tecnología CMOS, pozo N, 0.5 μm, 5V, permite su integración con circuitos digitales de acondicionamiento cuyo principio básico de operación es la medición de la frecuencia en intervalos de 53 ms; esta ventana de tiempo es resultado del ajuste lineal (con un coeficiente de correlación r=0.996) aplicado a la característica f0 vs. T.
Descriptores: Osciladores; teoría de circuitos; mediciones eléctricas; dispositivos de efecto de campo.
Abstract
The oscillation frequency f0 of a VCO currentstarved has been used for sensing temperature ranging from 20 to 99°C. Since f0 is directly proportional to the shortcircuit current of the basic cell delay (NOT gate), and taking into account that this current, ISHORT, is directly proportional to the carrier mobility, it is possible to explain how f0 changes as temperature, T, changes too. This oscillator that was manufactured in a CMOS standard process, Nwell, 0.5 μm, 5 V, facilitates the integration of circuitry conditioning, which means the feasibility of integrating the whole sensor system in a chip. Digital circuit measures the frequency f0 each 53 ms because the measure step is deduced from the linear fitting applied to the f0 vs. T characteristic.
Keywords: Oscillators; circuits theory; electrical measurements; field effect devices.
PACS: 84.30.Ng; 84.30. Bv; 84.37.+q; 85.30.Tv
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