Conversión Analógico-digital de alta velocidad para Espectroscopia por Impedancia eléctrica.

Abstract

La Espectroscopia por Impedancia Eléctrica es una técnica emergente con muy diversas aplicaciones, como la detección de enfermedades realizando un análisis en la impedancia de las células para conocer su morfología y así poder detectar cambios que signifiquen algún tipo de enfermedad en las personas. A través de la inyección de ondas armónicas de corriente y voltaje a diferentes frecuencias es que se puede crear un mapa de la impedancia de cada muestra. En el Instituto Tecnológico de Costa Rica se está diseñando un circuito integrado que implementa esta técnica bajo un barrido en frecuencia de hasta 10 GHz, empleando circuitos analógicos que logren el cometido de adquirir los datos de impedancia de las células. El sistema requiere convertir estas señales analógicas de impedancia a un formato digital que pueda ser comprendido por un computador que sea capaz de procesar los datos adquiridos. Es por esto que, el presente documento explica el diseño de un convertidor analógico-digital (ADC) de 8 bits de resolución para una aplicación de alta velocidad. Este ADC es implementado en la tecnología CMOS 0.13 μm IBM 8RF y se basa en un flujo de diseño a la medida de un circuito integrado en el que se inicialmente se diseña la vista esquemática, después una implementación física del esquemático (layout) y concluyendo con simulaciones postlayout que ratifiquen el funcionamiento del ADC a nivel de implementación física.

La arquitectura del ADC propuesta está basada en una arquitectura Flash con interpolación y plegado que produce una reducción del hardware utilizado en un 87% menos comparadores, 75% menos latches y 48% menos resistencias en comparación con una arquitectura Flash tradicional que no implementa las técnicas de interpolación y plegado. El área utilizada por el ADC es de 0.39875 mm2 y la potencia consumida es de aproximadamente 2.2447 mW. La velocidad de conversión de señales analógicas a digitales alcanzada por esta implementación es de 143 MS/s (Mega muestras por segundo).