Amplificador integrador programável por pulso e sua implementação para sistemas em chip

Conheça a patente

Na área da eletrônica, sensores frequentemente captam sinais muito fracos e variáveis — como os sinais biológicos do corpo humano ou sinais de telecomunicações — que precisam ser ampliados antes de serem processados por um computador ou microprocessador. O dispositivo desenvolvido pertence à categoria dos Amplificadores de Ganho Programável (PGA), que são circuitos capazes de ajustar dinamicamente o nível de amplificação (ganho) de acordo com a intensidade do sinal recebido. O diferencial da arquitetura proposta é que ela foi projetada especificamente para operar com pequenos sinais de baixa frequência (abaixo de 10 kHz), integrando todo o controle de ganho por meio da duração de pulsos elétricos combinados a apenas dois componentes passivos fixos (um resistor e um capacitor).

Área de Aplicação

Engenharia Elétrica

Ficha Técnica

BR1020230185169

Titulares

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

UFRN

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte

IFRN

Inventores

MICHEL SANTANA DE DEUS

SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA

Dados

Pedido de patente depositado.

Benefícios e vantagens

Redução drástica de tamanho e componentes

Em circuitos tradicionais, para oferecer muitos níveis de amplificação diferentes, é necessário adicionar dezenas de resistores ou capacitores extras, aumentando o espaço ocupado e o custo de fabricação. Na tecnologia patenteada, a quantidade de passos de amplificação depende apenas do ajuste temporal da largura de pulso, permitindo uma vasta gama de ganhos sem aumentar a área do circuito nem a quantidade de componentes.

Ajuste linear e calibração simplificada

O ganho do amplificador varia de maneira estritamente linear em relação à largura do pulso de controle. Isso facilita a programação do sistema e torna os processos de calibração muito mais simples, previsíveis e confiáveis.

Filtragem natural de ruídos indesejados

Como sua arquitetura opera por princípio de integração, o dispositivo atua como uma barreira que atenua ruídos elétricos de alta frequência, preservando a pureza do sinal de interesse.

Maior precisão na medição

Diferente de arquiteturas anteriores em que a medição final era feita enquanto a tensão ainda estava oscilando em rampa, esta solução mede a saída quando o sinal já está estabilizado em degrau, reduzindo erros de estado estacionário e melhorando a exatidão dos dados obtidos.

Baixo consumo de energia

O projeto foi concebido para economizar energia, pois o capacitor da entrada não precisa ser descarregado/reiniciado repetidamente e o chaveamento é acionado apenas quando indispensável.

Elevada versatilidade de aplicação

O circuito pode operar em múltiplos modos de entrada e aceita conexões com fontes de impedância moderada a alta sem exigir amplificadores intermediários dedicados (seguidores de tensão), tornando-o ideal para ser implementado diretamente em circuitos integrados compactos (System-on-Chip).