Vượt qua 39 hồ sơ cạnh tranh khốc liệt, dự án "Thiết kế chip Analog Front-end nhiễu thấp tái cấu hình ứng dụng thu nhận tín hiệu từ cảm biến trên công nghệ CMOS 180nm" của anh Phạm Thế Hùng (học viên cao học, khoa Điện tử - Viễn thông, trường ĐH KHTN, ĐHQG TP. HCM) đã xuất sắc ẵm trọn giải Nhất Cuộc thi Thiết kế vi mạch cho đô thị thông minh lần I
Cuộc thi do Khu Công nghệ cao TP. HCM chủ trì, phối hợp cùng Thành Đoàn TP. HCM, Sở Thông tin và Truyền thông, Sở Khoa học và Công nghệ TP. HCM, ĐHQG TP. HCM tổ chức.
Đây là sân chơi thường niên xịn xò, nhằm săn lùng những sản phẩm và ý tưởng thiết kế vi mạch chất lượng trong bối cảnh TP. HCM đang all-in cho việc phát triển và xây dựng đô thị thông minh
Cuộc thi mở cửa cho toàn bộ sinh viên, học viên tại các trường đại học, cao đẳng, học viện khắp cả nước. Đặc biệt, những dự án đoạt giải cao sẽ được Khu Công nghệ cao TP. HCM hỗ trợ ươm tạo, hướng tới chuyển giao công nghệ sản xuất luôn nha!
Luận văn 10 điểm làm nền tảng cho chiến thắng
Anh Hùng chia sẻ, đây chính là đề tài luận văn tốt nghiệp được chấm tròn 10 điểm của anh, thực hiện từ cuối năm 2022 đến tháng 10/2023. Hội đồng từng khen ngợi hết lời vì anh đã thiết kế được các mạch điện theo đúng quy trình thiết kế vi mạch tương tự, trong khi thông thường sinh viên chỉ dừng lại ở bước mô phỏng trên phần mềm thôi. Anh cũng nhận được feedback về việc giảm kích thước mạch điện, nâng cao trở kháng ngõ vào và giảm hệ số nhiễu để cải thiện hiệu suất mạch điện.
Quyết tâm cải tiến để hoàn thiện hơn
Hai tháng sau khi bảo vệ luận văn, Thế Hùng biết đến Cuộc thi Thiết kế vi mạch cho đô thị thông minh lần I và gửi hồ sơ. Nhưng không dừng lại ở đó, anh vẫn quyết tâm cải tiến sản phẩm, bổ sung thêm tính năng thu nhận tín hiệu từ cảm biến môi trường cho chip AFE.
"Vì xử lý loại tín hiệu khác nên cấu trúc mạch điện của chip AFE cũng thay đổi. Do đó, ngoài việc giảm kích thước mạch, cải thiện hệ số nhiễu và trở kháng ngõ vào, mình còn thiết kế thêm mạch Reconfigurable Acquisition Circuit (RAC) để chip AFE có thể thu nhận tín hiệu từ cảm biến môi trường", anh Hùng chia sẻ.
Để chọn được mạch điện này, anh Thế Hùng đã phải thử nghiệm nhiều loại mạch khác nhau. Khi mạch RAC cho kết quả ngon nhất, anh mới hoàn thiện sơ đồ nguyên lý và thực hiện mô phỏng trên phần mềm, tiếp đến là thiết kế vật lý, kiểm tra vật lý (DRC/LVS) và mô phỏng sau layout cho toàn bộ chip AFE.
Chi tiết kỹ thuật đỉnh cao
Sau khi được cải tiến, chip AFE có dạng hình chữ nhật với kích thước 516,9 x 670,72 (micrômét). Về cấu trúc, chip gồm 3 khối chính là RAC, Capacitively Coupled Chopper Instrumentation Amplifier (CCIA) và Programmable Gain Amplifier (PGA).
Mạch RAC đảm nhiệm vai trò thu một trong 4 loại tín hiệu từ môi trường (điện áp, dòng điện, điện dung, điện trở) thông qua cảm biến và chuyển đổi thành tín hiệu dạng điện áp để dễ xử lý hơn. Tín hiệu này sẽ đi qua khối CCIA để giảm nhiễu tần số thấp và được khuếch đại nhờ khối PGA. Kết quả là chip AFE cung cấp tín hiệu tương tự ít nhiễu và có biên độ lớn hơn nhiều lần so với tín hiệu thô ban đầu.
Điểm nổi bật của chip AFE là có thể xử lý 4 loại tín hiệu từ môi trường, trong khi các sản phẩm trên thị trường thường chỉ xử lý được tín hiệu điện áp. Người dùng còn có thể điều chỉnh hệ số khuếch đại của chip AFE với giá trị ngõ ra khác nhau sao cho phù hợp với từng loại cảm biến để thu được tín hiệu tốt nhất
Nguồn: svvn.tienphong.vn