RESUMO

A crescente demanda por circuitos integrados geradores de sinais com formas de ondas padronizadas impulsionou o presente trabalho. O objetivo principal desta pesquisa é projetar um oscilador capaz de ser alimentado por microgeradores de tensão. Atualmente, busca-se por meios alternativos na geração de energia, os quais colaboram para uma autonomia dos dispositivos interligados e ou implantáveis (muito utilizado na medicina). Esta crescente busca tem motivado o desenvolvimento de tecnologias para operar com baixa tensão de alimentação. Tensões de valores muito baixos podem ser geradas, por exemplo, pela diferença de PH do sangue, diferença de temperatura e por vibrações mecânicas como o simples caminhar de uma pessoa. Estas fontes alternativas de energia, embora de valores extremamente pequenos, podem ser utilizadas graças ao auxílio de circuitos elevadores de tensão. Visando aplicações de chaveamento em circuitos elevadores de tensão, um circuito integrado analógico (oscilador) para operar com ultra baixa tensão de alimentação foi projetado. A implementação do oscilador foi efetuada na tecnologia CMOS 130nm da IBM. Após estudo comparativo das topologias disponíveis e com foco em um funcionamento com baixa tensão de alimentação, a arquitetura Hartley mostrou-se promissora. Osciladores Hartley utilizam para produzir as suas oscilações periódicas um circuito LC formado por dois indutores e um capacitor. Com uma frequência de oscilação selecionada (900 MHz), foi possível calcular os elementos que fazem parte do circuito responsável pela frequência de operação do oscilador. Simulações do circuito permitiram a visualização da oscilação, confirmando que a mesma era estável e que a frequência condizia com os cálculos teóricos. Um inconveniente obtido com a redução da fonte de alimentação é a redução do desempenho do circuito devido principalmente à redução do ganho do transistor. A alternativa para diminuir a potência consumida sem reduzir o desempenho do circuito foi utilizar o transistor zero-Vt. Este componente apresenta uma drástica redução da tensão de limiar de 340mV para 5mV, comparado com um transistor convencional. A funcionalidade do circuito foi comprovada a partir de resultados simulados, possibilitando a fabricação desse oscilador operando com tensão mínima de alimentação de 45mV. Para esta ultra baixa tensão de alimentação, obteve-se uma saída de aproximadamente 150mV para a frequência de 900MHz. Estes resultados, no conhecimento dos autores, encontram-se no estado da arte.

Palavras-chave: Circuitos Integrados CMOS, Oscilador Hartley, Ultra Baixa Tensão