CONDITIONING AND SIGNAL AMPLIFICATION STAGES FOR A SMART GAS MICROSENSOR MEMS

J. L. González Vidal, M. A. Reyes Barranca, E. N. Vázquez Acosta

Resumen


Abstract

In this work, the principal aim is the design of novel signal amplification and conditioning stages using opamps, for an intelligent gas microsensor. The design dimensions were computed based on a small signal model of a MOSFET. The necessary configurations for the opamp were chosen according to the requirements of the sensor, which means, that the input signals are taken from this one. The sensor is based on a ZnO thin film deposited on the top side of a micro hot plate located within a micromachined pit. Thanks to the integration of signal conditioning stages within the design, it is said that it is an intelligent sensor. The right operation of the amplification stage and signal conditioning is supported by means of techniques of analysis of stability like the roots locus method, and computed Bode diagrams and simulations have been developed.

Keywords: Gas sensors, MEMS, opamp, smart sensors.


ETAPAS DE ACONDICIONAMIENTO Y AMPLIFICACIÓN DE SEÑAL PARA UN MICROSCOPIO DE GAS INTELIGENTE MEMS


Resumen

En este trabajo, el objetivo principal es el diseño de una etapa nueva de amplificación y acondicionamiento de señal utilizando opamps, la cual será utilizada con un microsensor de gas inteligente. Las dimensiones del diseño fueron calculadas en base al modelo de pequeña señal de los MOSFET. Las configuraciones del opamp se eligieron de acuerdo a los requerimientos del sensor. El sensor está hecho de una película delgada de ZnO, depositada sobre la capa superior de una microplaca caliente sobre un microfoso micromaquinado. Gracias a la integración de las etapas de acondicionamiento de señal dentro del diseño, se dice que es un sensor inteligente. Se respaldó la operación de la etapa de amplificación y de acondicionamiento de señal por medio de técnicas de análisis de estabilidad, tales como el método del lugar geométrico de raíces. Se realizaron simulaciones y graficaron diagramas de Bode del sistema.

Palabras clave: Sensor de gas, MEMS, Opamp, sensores inteligentes.



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