Робота присвячена проблематиці частотно-селективного сигнального перетворення в мікроелектронних сенсорних пристроях. Показано, що сигнальний тракт таких пристроїв, зокрема, сенсорних вузлів в концепції Інтернету речей, повинен задовольняти вимогам вбудованих систем з використанням змішаного аналого-цифрового інтерфейсу. Проведено аналіз сигнального перетворення фотовольтоїдних сенсорів, зокрема, проблеми значного паразитного впливу стороннього неінформативного оптичного випромінювання та електромагнітних завад. Синтезовано SPICE моделі сигнальних кіл фотовольтоїдних сенсорів, що забезпечують частотну селекцію на смугових фільтрах. Розглянуто основні підходи апаратно-програмної реалізації вбудованої системи частотної селекції з змішаним сигнальним перетворенням. В склад сигнального тракту вбудованої системи входять гіратор, програмно керований підсилювач, синхронний демодулятор, аналого-цифровий перетворювач та цифровий фільтр. Реалізація здійснена на платформі програмованої системи на кристалі PSoC. Використано інтегральні схеми PSoC 5 LP з широким набором програмно керованих вузлів аналогового інтерфейсу (AFE, Analog Front-End), зокрема, операційні підсилювачі, компаратори, блоки на перемикальних конденсаторах, джерела опорної напруги на принципі забороненої зони, аналогові мультиплексори, синтезатори сигналів тощо. Показана ефективність змішаного аналогового та цифрового перетворення сигналу.
[1] J. Huang, R. Li, J. An, D. Ntalasha, F. Yang, K. Li, "Energy-Efficient Resource Utilization for Heterogeneous Embedded Computing Systems", IEEE Transactions on Computers, vol. 66, no. 9, pp. 1518 - 1531, 2017.
https://doi.org/10.1109/TC.2017.2693186
[2] H. Hu, T. Islam, A. Kostyukova, S. Ha, S. Gupta, "From Battery Enabled to Natural Harvesting: Enzymatic BioFuel Cell Assisted Integrated Analog Front-End in 130nm CMOS for Long-Term Monitoring", IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. 66, no. 2, pp. 534 - 545, 2019.
https://doi.org/10.1109/TCSI.2018.2869343
[3] B. Kim, "Dithering Loopback-Based Prediction Technique for Mixed-Signal Embedded System Specifications", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 63, no. 2, pp. 121 - 125, 2016.
https://doi.org/10.1109/TCSII.2015.2482419
[4] G. Xie, Y. Chen, Y. Liu, Y. Wei, R. Li, K. Li, "Resource Consumption Cost Minimization of Reliable Parallel Applications on Heterogeneous Embedded Systems", IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 13, no. 4, pp. 1629 - 1640, 2017.
https://doi.org/10.1109/TII.2016.2641473
[5] D. Jo, G. Kim, "ARIoT: scalable augmented reality framework for interacting with Internet of Things appliances everywhere", IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 62, no. 3, pp. 334 - 340, 2016.
https://doi.org/10.1109/TCE.2016.7613201
[6] I. Akita, T. Okazawa, Y. Kurui, A. Fujimoto, T. Asano, "A Feedforward Noise Reduction Technique in Capacitive MEMS Accelerometer Analog Front-End for UltraLow-Power IoT Applications", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 55, no. 6, pp. 1599 - 1609, 2020.
[7] H. Serra, I. Bastos, J. L. A. de Melo, "A 0.9-V Analog-to-Digital Acquisition Channel for an IoT Water Management Sensor Node", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 66, no. 10, pp. 1678 - 1682, 2019.
https://doi.org/10.1109/TCSII.2019.2933276
[8] Yu. Yang, J. Yang, "Low-power low-noise inductorless front-end for IoT applications", 6th International Symposium on Next Generation Electronics (ISNE), 2017.
https://doi.org/10.1109/ISNE.2017.7968711
[9] PSoC® 5LP, CY8C52LP Family Datasheet. Programmable System-on-Chip, 2019. [Online]. Avialable: https://www.cypress.com/file/45916/download.
[10] R. Barazarte, G. Gonzalez, M. Ehsani, "Generalized Gyrator Theory", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 25, no. 7, pp. 1832 - 1837, 2010.
https://doi.org/10.1109/TPEL.2010.2042820
[11] R. Chen, Z. Yang, "CMOS Transimpedance Amplifier for Visible Light Communications", IEEE Transactions on Very Large-Scale Integration Systems, vol. 23, no. 11, pp. 2738 - 2742, 2015.
https://doi.org/10.1109/TVLSI.2014.2365462
[12] F. Alam, R. Mehmood, I. Katib, N. Albogami, A. Albeshri, "Data Fusion and IoT for Smart Ubiquitous Environments: A Survey", IEEE Access, vol. 5, pp. 9533 - 9554, 2017.
https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2697839
[13] E. Song, G. FitzPatrick, K. Lee, "Smart Sensors and Standard-Based Interoperability in Smart Grids", IEEE Sensors Journal, vol. 17, no. 23, pp. 7723 - 7730, 2017.
https://doi.org/10.1109/JSEN.2017.2729893
[14] A. Grimmer, W. Haselmayr, R. Wille, "Automated Dimensioning of Networked Labs-on-Chip", IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 38, no. 7, pp. 1216 - 1225, 2019.
https://doi.org/10.1109/TCAD.2018.2834402
[15] W. Xu, J. Wang, H. Shen, H. Zhang, X. You, "Indoor Positioning for Multiphotodiode Device Using VisibleLight Communications", IEEE Photonics Journal, vol. 8, no. 1, 2016.
https://doi.org/10.1109/JPHOT.2015.2513198
[16] Transimpedance amplifier with high sensitivity E909.07, ELMOS Semiconductor AG, Data Sheet, 2014. [Online]. Available: m: http://www.elmos.com.
[17] R. Holyaka, T. Marusenkova, D. Fedasyuk, "Signal model for spatial position sensors in magnetic tracking systems", Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, no. 1, pp. 5-18, 2020.
https://doi.org/10.30837/2522-9818.2020.11.005
[18] R. Holyaka, T. Marusenkova, D. Fedasyuk, "Measuring logarithmic signal converter for magnetic tracking systems", Measuring Equipment and Metrology, vol. 81, no. 1, pp. 16-21, 2020.
https://doi.org/10.23939/istcmtm2020.01.016
[19] G. Barylo, R. Holyaka, I.Prudyus, S. Fabirovskyy, "Technique of increasing the impedance measuring transducers accuracy at inharmoniousness signals", Visn. NTUU KPI, Seriia - Radiotehnika Radioaparatobuduvannia, no. 70, pp. 30-36, 2017.
https://doi.org/10.20535/RADAP.2017.70.30-36
[20] O. Boyko, R. Holyaka, Z. Hotra, A. Fechan, H. Ivanyuk, O. Chaban, T. Zyska, I. Shedreyeva, "Functionally integrated sensors of thermal quantities based on optocoupler", In Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments. International Society for Optics and Photonics, vol. 10808F, 2018.