|
|
An EMC Robust Precise Voltage Reference for Automotive Applications
Krolák, David ; Husák, Miroslav (oponent) ; Psychalinos, Professor Costas (oponent) ; Horský, Pavel (vedoucí práce)
A crucial component of modern integrated circuits is the voltage reference that acts like the heart for analog blocks providing stable voltage. This doctoral thesis explores advanced methods to reduce electromagnetic interference (EMI) susceptibility of low-power voltage references for an automotive environment with a wide temperature range. The EMI susceptibility is an unwanted phenomenon that can cause electronic system malfunctions. Electromagnetic disturbances can easily couple to the circuit via a cable harness and a printed circuit board. This thesis provides a literature overview, research suggestions, and results that focus on hidden effects in the voltage reference core, such as the impact of parasitic capacitance from bipolar transistors' collectors to the substrate and the effects of a used operational amplifier. Recommendations for improving voltage reference EMI robustness are presented and implemented. To prove the validity of the suggested improvements, test chips with proposed voltage references using various technologies were fabricated and measured.
|
|
|
Perspektivní obvodové struktury pro modulární neuronové sítě
Bohrn, Marek ; Ďuračková, Daniela (oponent) ; Husák, Miroslav (oponent) ; Fujcik, Lukáš (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá návrhem nové obvodové struktury pro implementace dopředných neuronových sítí. Navržená struktura využívá nekonvenční uspořádání sběrnic pro propojení dílčích bloků. Přínos navržené struktury spočívá v optimalizaci vytížení výpočetních bloků a zvýšení efektivity přenosu dat mezi nimi. Navržená struktura je flexibilní a vhodná pro implementace širokého spektra topologií dopředných neuronových sítí.
|
|
|
Methods for testing of analog circuits
Kincl, Zdeněk ; Vlček, Čestmír (oponent) ; Husák, Miroslav (oponent) ; Kolka, Zdeněk (vedoucí práce)
The thesis deals with methods for testing of linear analog circuits in the frequency domain. The goal is to develop new efficient methods for automatic test plan generation. To reduce test costs a minimum number of measurements as well as less computational demands are the fundamental aims. The thesis is focused on the multi-frequency parametric fault diagnosis which was fully implemented in the Matlab program. The fundamental problem consists in selection of test frequencies which can reduce the influences of measurement errors and errors caused by tolerances of well-working components. The proposed methods for test frequency selection were statistically verified by the MonteCarlo method. To improve the accuracy and reduce the computational complexity of fault diagnosis, the methods based on least-square techniques and approximate symbolic analysis were presented.
|
|
|
Využití elektrických vlastností kompozitních materiálů s modifikovanou cementovou matricí
Macháň, Ladislav ; Husák, Miroslav (oponent) ; Sýkora, Jiří (oponent) ; Šteffan, Pavel (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá praktickým využitím kompozitního materiálu s modifikovanou cementovou matricí. V práci je zkoumána zejména oblast využití elektrických vlastností kompozitních materiálů na bázi cementu pro snímání mechanického namáhání. V experimentální části je řešena problematika koroze uhlíku a kovových materiálů v alkalickém prostředí cementové matrice. Je zde popsán návrh fyzického provedení senzoru a jeho výroba s použitím funkčního cementového kompozitního materiálu. Je také diskutováno určení vlivů teploty a vlhkosti prostředí na změnu elektrických vlastností integrovaných senzorů. Důležitou součástí práce je oblast vyhodnocení série měření elektrických parametrů při dynamickém zatěžování. Je zde podrobně rozebrána navržená měřicí metoda vhodná pro stanovení elektrických vlastností cementových kompozitních materiálů včetně konstrukce monitorovacího systému, který umožňuje praktickou aplikaci senzorů do složitých konstrukcí.
|
|
|
Návrh a optimalizace senzorických systémů využívajících malovýkonových napájecích generátorů
Žák, Jaromír ; Husák, Miroslav (oponent) ; Bajer, Arnošt (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá problematikou zpracování energie z alternativních zdrojů pomocí tzv. "Energy harvestingu". Řeší aktuální problém s napájením autonomních senzorických sítí, kdy u těžko dostupných zařízení nelze provádět výměnu primárního napájecího zdroje. V takových případech je třeba získávat energii z vnějších zdrojů, např. tepla, světla, pohybu apod. Navrhované řešení nachází uplatnění především v oblasti medicínských aplikací, zvláště u implantovaných zařízení (kochleární implantáty, kardiostimulátory, inzulinové pumpy atd.), ale také u systémů pro dlouhodobé monitorování zdravotního stavu pacienta. V práci byl zpracován aktuální stav problematiky nízkopříkonových senzorických systémů a přehled aktuálních možností alternativního napájení v souvislosti s těmito systémy. Z rešerše vyplynulo, že současné senzorické systémy jsou téměř připraveny pro implementaci malovýkonových zdrojů čerpajících energii z okolního prostředí ("Energy harvesting" zdrojů). Ty jsou vyvíjeny mnoha zahraničními vědeckými týmy, avšak existuje pouze několik variant zapojení následných obvodů pro efektivní čerpání, uchování a zpracování energie z těchto zdrojů, což nabízí široký prostor pro další možný výzkum. Problematika redistribuce energie z malovýkonových generátorů je v práci řešena na komplexní úrovni. Pro tyto účely byl vypracován a diskutován nový simulační model vybraného rozsáhlého senzorického systému (plně implantovatelné umělé kochley) v prostředí SPICE. S jeho využitím bylo navrženo několik nových přístupů pro řešení napájení (především technika protlačení náboje, tzv. "Charge Push Through"), které jsou aplikovatelné na většinu obecných typů senzorických systémů. Díky tomu bude v budoucnu umožněna praktická realizace senzorických systémů využívajících energii čerpanou z okolního prostředí.
|
|
|
Effective Usage of Circuits with Fractional Order in Integrated Circuits
Kadlčík, Libor ; Štork, Milan (oponent) ; Husák, Miroslav (oponent) ; Horský, Pavel (vedoucí práce)
Integration and differentiation are usually known for an integer order (i.e. first, second, etc.); however, a generalization to a fractional (non-integer) order is possible, which can be implemented by fractional-order electronic circuits (or make an approximation) and which provide a new degree of freedom for design. Approximation of fractional-order circuits with discrete components usually employs RC structures with a wide range of resistances and capacitances and appear difficult to use in integrated circuits. This work shows implementation of fractional-order circuits in integrated circuits and their use in circuit design. Lumped-element components (e.g. RC ladder) and distributed elements (e.g. R-PMOScap, consisting of unsalicided polysilicon strip above gate oxide) are used; only analog CMOS process is used, without any special processing steps. The usefulness of fractional-order circuits has been practically demonstrated by realization of several integrated voltage regulators, in which fractional-order circuits implement fractional-order regulation to achieve both tight DC regulation and a good stability of the regulation loop, without requiring a compensation zero or too large external capacitance (some of the regulators even allow a load capacitance from zero to infinity).
|
|
|
Nová struktura modulátoru delta-sigma nízkého řádu s vysokým rozlišením
Kledrowetz, Vilém ; Husák, Miroslav (oponent) ; Michaeli, Linus (oponent) ; Háze, Jiří (vedoucí práce)
Překládaná dizertační práce se zabývá novou strukturou modulátoru delta-sigma (), která potlačuje vlivy vyšších harmonických složek a umožňuje dosáhnout vysokého rozlišení až 16 bitů. Nová navržená struktura kombinuje výhody struktur modulátorů s jednobitovým kvantizátorem s modulátory s vícebitovým kvantizátorem. V práci je představena nová struktura 2. řádu, byla ověřena její správná funkce v programu MATLAB a vyhodnoceny nároky na jednotlivé bloky převodníku . Druhá část práce se zabývá návrhem převodníku s novou strukturou modulátoru v technologii ONSemi I3T25 s využitím techniky SC. Na základě poznatků jsou na závěr vyhodnoceny výhody a nevýhody nové struktury a je porovnána se známými strukturami modulátorů .
|
|
|
Termodynamické senzory na principu bilanční rovnováhy
Řezníček, Michal ; Husák, Miroslav (oponent) ; Banský,, Juraj (oponent) ; Szendiuch, Ivan (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou monitorování výskytu a průběhu minoritních událostí v termodynamických soustavách pomocí termodynamických senzorů založených na principu bilanční rovnováhy. Základem této práce je nalezení nového uspořádání senzorů termodynamického snímače, které umožňuje práci v širokém rozsahu pracovních zatížení sledované soustavy při současném zachování potřebné citlivosti. Nově navržené bilanční zapojení pro snímač v uspořádání se čtyřmi senzory umožňuje aktivní nastavení výchozí bilanční rovnováhy a výkonové přizpůsobení senzoru jeho bezprostřednímu okolí v soustavě. Návrhem a optimalizací bilančního zapojení bylo možné docílit měření výstupní odezvy bilančního zapojení a jejího převodu na číselnou podobu. Tím byla umožněna její číselná analýza, algoritmické zpracování výsledků a generování zpětnovazebního řídicího signálu pro úpravu podmínek rovnováhy.
|
|
|
Mikrosenzory plynů založené na samouspořádaných 3D nanovrstvách oxidů kovů
Pytlíček, Zdeněk ; Husák, Miroslav (oponent) ; Kolařík, Vladimír (oponent) ; Prášek, Jan (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá vývojem a výrobou mikrosenzorů plynů s využitím nové trojrozměrné (3D) nanostrukturované polovodivé vrstvy z oxidů kovů, která efektivně využívá výhod anorganických materiálů připravených snadno dostupnými elektrochemickými výrobními technikami bez použití litografie. Citlivá vrstva je vytvořena anodizací kovové dvojvrstvy Al/Nb naprášené na SiO2/Si substrátu skrze masku z porézní anodizované aluminy. Běžně se skládá z 200 nm tlusté vrstvy NbO2 propojující pole k ní kolmo orientovaných a prostorově oddělených Nb2O5 nanosloupků o šířce 50 nm, délce až 900 nm a celkovým počtem přibližně 8109 sloupkůcm-2. Nanosloupky fungují jako polovodivé nanokanálky jejichž rezistivita je vysoce citlivá na reakce probíhající na povrchu a rozhraní vrstvy. V rámci nového uspořádání senzoru byly na povrchu pole nanosloupků připraveny Pt nebo Au strukturované elektrody realizované pomocí běžných mikrotechnologických nebo elektrochemických depozičních technik, následované selektivním odleptáním vrstvy aluminy. Pro charakterizaci detekčních schopností byla struktura senzoru upevněna do standardního pouzdra TO-8 a elektricky propojena s využitím techniky drátového kontaktování. Elektrické charakterizace 3D nanovrstvy z oxidů niobu odhalily asymetrickou závislost vodivosti způsobenou Schottkyho bariérou vzniklou na rozhraní Pt/Nb2O5 nebo Au/Nb2O5. Při detekci vodíku a amoniaku byl zkoumán vliv struktury a složení citlivé vrstvy na elektrické a detekční schopnosti se zaměřením na citlivost, selektivitu, detekční limity a rychlost odezvy/zotavení. Rychlá a intenzivní odezva na H2 potvrdila potenciál využití 3D nanovrstvy z oxidů niobu jako citlivé vrstvy pro senzorické aplikace. Na počítači provedené mikrofluidní simulace difuze plynů do 3D nanovrstvy předpovídají možnost značného zlepšení detekčních schopností použitím perforované horní elektrody, a to optimalizací morfologie vrstvy, úpravou krystalické struktury a vhodnou úpravou návrhu elektrody. Předběžné experimenty prokázaly, že i další 3D nanovrstvy připravené z kovových dvojvrstev jako Al/W mají vysokou perspektivu při využití v pokročilých senzorických aplikacích. Techniky a materiály využité v této práci jsou vhodné pro vývoj technologicky jednoduchého, ekonomického a pro životní prostředí ohleduplného řešení mikro- a nanozařízení, kde použití definovaných nanokanálků pro nosiče náboje a povrchové reakce může přinést značné výhody.
|
|
|
High-Voltage Structures for Galvanic Isolation in Integrated Circuits
Ptáček, Karel ; Husák, Miroslav (oponent) ; Zemánek, Miroslav (oponent) ; Boušek, Jaroslav (vedoucí práce)
This Thesis introduces a novel lateral resonant coupling technique and discusses the design of an 800 V galvanically isolated translator which is subsequently utilized in the 800 V half bridge driver for industrial applications. The fabrication cost of this design is lesser in comparison with the currently widespread galvanically isolated translators. For applications that require a higher level of galvanic isolation, a follow-up development of the galvanically isolated translator is presented. This design utilizes a single galvanic isolator for communication in both, low-to-high and high-to-low, directions, which greatly reduces the area consumed by the isolator. As a part of the subsequent design, a galvanic isolator transmitting an analog value is introduced. The analog isolator has been tested in a real AC-DC converter application as a replacement of the standard opto-coupler. This design enables full integration of primary and secondary side controllers in a single package, thereby reducing the complexity and cost of the AC-DC converters.
|
host ::
RSS.