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A Galvanic Isolated Amplifier Based on CMOS Integrated Hall-Effect Sensors

Seyed Sepehr Mirfakhraei, Yves Audet, Ahmad Hassan et Mohamad Sawan

Article de revue (2021)

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Abstract

A novel galvanic isolated amplifier based on CMOS integrated Hall sensors is presented in this paper. Two serially connected Hall-effect sensors are integrated along with their instrumentation amplifiers using the TSMC 65nm process. A printed-circuit board is employed to validate the proposed isolation amplifier by assembling the chip with chopper modulator, coil driver, miniature coil, variable gain amplifier, and anti-aliasing filter. Because of the miniaturized size of isolation components, this approach can be packaged in chip for industrial applications. This solution replaces the need of bulky/frequency dependent current transformers, complex isolation amplifiers with embedded analog to digital converters, and allows proposed sensors to be used in voltage and current sensing applications. The introduced prototype achieves an input referred offset of 1 mV, 50 dB full-scale signal-to-noise ratio in a 10 kHz bandwidth, and spurious-free dynamic range of 53 dB, while satisfying continuous isolation working voltage of 550 V.

Mots clés

Isolated amplifier; current/voltage sensing; galvanic isolation; chopper amplifier; magnetic coil; CMOS Hall sensor

Sujet(s): 2500 Génie électrique et électronique > 2500 Génie électrique et électronique
Département: Département de génie électrique
Centre de recherche: Polystim - Laboratoire de neurotechnologie
Organismes subventionnaires: CRSNG/NSERC, MITACS, CMC Microsystems
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/48033/
Titre de la revue: IEEE Transactions on Circuits and Systems I-Regular Papers (vol. 68, no 4)
Maison d'édition: IEEE
DOI: 10.1109/tcsi.2021.3052476
URL officielle: https://doi.org/10.1109/tcsi.2021.3052476
Date du dépôt: 18 avr. 2023 15:00
Dernière modification: 30 sept. 2024 07:31
Citer en APA 7: Mirfakhraei, S. S., Audet, Y., Hassan, A., & Sawan, M. (2021). A Galvanic Isolated Amplifier Based on CMOS Integrated Hall-Effect Sensors. IEEE Transactions on Circuits and Systems I-Regular Papers, 68(4), 1388-1397. https://doi.org/10.1109/tcsi.2021.3052476

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