Nghiên cứu thiết kế bộ adc kiểu thanh ghi xấp xỉ liên tiếp công suất thấp sử dụng vật liệu điện tử hữu cơ

B®GIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯNGĐẠIHOCBÁCHKHOAHÀNI PHẠMTHANHHUYEN NGHIÊNCỨUTHIETKEBADCKIEUTHANHGHIXAP XỈLIÊNTIEPCƠNGSUATTHAPSỬDỤNG VTLIUĐINTỬHữUCƠ LUN ÁN TIEN SĨKY THU TĐINN TỦ HÀN®I–2017 B®GIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯNGĐẠIHOCBÁCHKHOAHÀNI PHẠMTHANHHUYEN NGHIÊNCỨUTHIETKEBADCKIEUTHANHGHIXAP XỈLIÊNTIEPCƠNGSUATTHAPSỬDỤNG VT LIUĐINTỬHữUCƠ Chuyênngành:KythutđintảMãso :62520203 LUNÁNTIENSĨKỸTHUTĐINTỬ NGƯIHƯNGDANKHOAHOC: TS.NGUYENVŨ THANG TS.PHẠMNGUYENTHANHLOAN HÀN®I–2017 LICAMĐOAN Tơi xin cam đoan ket trình bày lu n án cơng trình nghiêncáu tơi hướng dan cán b® hướng dan Các so li u, ket quảtrình bày lu n án hồn tồn trung thực chưa cơng bo trongbatkỳcơngtrìnhnàotrướcđây Tơi xin cam đoan rang moi giúp cho vi c thực hi n lu n án đượccảmơn.Cácthơngtintríchdanđeuđượcchỉrõnguongocvàtheođúngquyđịnh HàN ® i , n g y t h n g n ă m Tpthehướngdan TS.NguyenVũThang TS.PhạmNguyenThanhLoan Tácgiả PhạmThanhHuyen LICẢMƠN Tôi xin gải lời cảm ơn sâu sac tới t p the hướng dan khoa hoc cho lu nánn y l T S N g u y e n V ũ T h a n g v T S P h m N g u y e n T h a n h L o a n , V i nĐi ntả–VienThơng,ĐạihocBáchkhoaHàN®i.Nhǎngđịnhhướngnghiêncáuvàsựhotrợđaclựccủacác thaycơlàđieukinquantrongđetơihồnthànhlunánnày TơixingảitớicácthànhviêncủanhómnghiêncáuVimạchhǎucơ,đcbitl T S Đ o T h a n h T o ả n , Đ i h o c G i a o t h ô n g V nt ả i ; V i nK h o a h o c Công nghtiên tien Nh t (JAIST); Quy Phát trien khoa hoc côngngh Quoc gia (NAFOSTED) – đe tài so 103.99-2013.13 Trường ĐH GiaothôngV nt ả i – đ e t i s o T - Đ Đ T l ò n g b i e t n c h â n t h n h v ì n h ǎ n g traođőichunmơn,hotrợthínghimvàtàitrợm®tphan kinhphíchoqtrìnhnghiêncáucủatơi Tơi dành nhǎng tình cảm trân đe gải tới bạn bè đongnghi p B® mơn Ky thu t n tả, nơi tơi làm vi c quan tâm, chiasẻvàtạonhieuđieukinthunlợichotơi Cuoi cùng, đ c bi t gải lời cảm ơn tới tat thành viên giađình, nhǎng người tin tưởng dành cho nhǎng đieu ki n tot nhat cóthetronghơn4nămqua.Sựkiênnhanvàlịngtincủanhǎngngườithânulà đ®ng lực đetơivượtquanhǎnggiaiđoạnkhókhăntrongcơngviccủamình PHẠMTHANHHUYEN Mncl n c Mncl n c Danhmn cvie t tat .iii Danhm n ck ý h iu v Danhs áchh ìnhvẽ .ix Danhs áchb ản g xiii Giithiulunán Chương1 T o n g q u a n c h u n g 1.1 KhảosátcácnghiêncáuveADC .8 1.1.1 GiớithiuchungveADC 1.1.2 CácthôngsocơbảncủaADC 13 1.1.3 BieuđososánhthôngsocủacácloạiADC .15 1.2 Cáchướngpháttriencủalĩnh vựcđintả .18 1.2.1 Giớithiuchung 18 1.2.2 Đintảhǎucơ .20 1.3 Cácng hi ê n c ut hi e t ke m c h tíc h hợ p h ǎ uc 22 1.3.1 Cácbướcthietkemạchtích hợp 22 1.3.2 CácnghiêncáuđãcơngbovemơhìnhhóaOTFT .24 1.3.3 CácnghiêncáuđãcôngboveADChǎucơ 28 1.4 ĐexuatángdụngchomạchSARADChǎucơ 30 1.5 Ketlunchương 33 Chương2.Xâydfingmơhìnhchotransistormàngmỏnghfiuc 34 2.1 GiớithiuOTFT .34 2.1.1 CautrúccủaOTFT 34 2.1.2 Đctính ncủaOTFT 36 i 2.2 Đex u a t c c h t h c m h ì n h h ó a O T F T .38 2.2.1 Phân tích moi quan hgiǎa thơng so mơ hình tương đươngcủaO T F T 38 2.2.2 XétảnhhưởngcủacácthôngsolênđctuyencủaOTFT 39 2.2.3 Cácht h c m ô h ìn h h ó a c h o O T F T .42 2.3 Môh ìn h h óa c h o p - O T FT p e n t a c e n ev n O T F T f u lle r e n e t r ên đ e SO I 43 2.3.1 ChetạoOTFTtrênđeSOI 43 2.3.2 Ketquảmơhìnhhóa 45 2.4 Thietkevàmơphỏngm®tsovimạchhǎucơkieubù 49 2.5 Ketlunchương 52 Chương3 Nghiêncfíu thietkemạchSARADChfiu 53 3.1 Giớithiuchung 53 3.1.1 Mụcti ê u t h i e t k e 53 3.1.2 Sơđokhoi 54 3.2 Thietkevàmơphỏngcáckhoichính .59 3.2.1 Khoib o o s t r a p 59 3.2.2 Khoim c h s o s n h .61 3.2.3 MạchDflip-flop 65 3.2.4 KhoiS A R l o g i c 67 3.2.5 KhoiD A C 68 3.2.6 Khoithan h gh iđa u 70 3.3 KetquảmôphỏngmạchSARADCvàthảolun 70 3.4 Đánhgiáảnhhưởngcủathamsođauvàođoivớimạch 72 3.4.1 Đ tvanđe 72 3.4.2 Ảnhhưởngcủanguonđi nápcungcap 73 3.4.3 Ảnhhưởngcủatansolaymau 74 3.4.4 Ảnhhưởngcủatansotín hiuvào .76 3.5 Ketlunchương 78 Chương4.Đ e x u a t g i ả i p h p g i ả m t h i e u c ô n g s u a t c h o S A R A D C hfiuc 79 4.1 Cácg i ả i p h p g i ả m c ô n g s u a t c h o m c h S A R A D C 79 4.2 ĐexuatcautrúcchomạchD-FF 81 4.2.1 Sơđomạchcủam®tsoloạiDEDFF 82 4.2.2 Sosánhketquả môphỏngcác DEDFF 84 4.2.3 Ketq u ả m ô p h ỏ n g S A R A D C s ả d ụ n g H - D E D F F .88 4.3 ĐexuatsảdụngOTFTđináplàmvicthap 89 4.3.1 Chetạop-OTFTvớilớpđinmơicựccảaPVCtrênđedẻo 90 4.3.2 Ketquảmơhìnhhóa 91 4.4 Ketlunchương 93 Ketl u nl u ná n 94 Tàiliuthamkhảo 98 Phnlnc1:Thietlphđ o đctínhđincủaOTFT .111 Phnlnc2:Thưvinkhaibáochop-vànOTFTsfidnngvt liuđintfihfiucơpentacenevàfullerenetrênđeSOI 116 Phnlnc3:Thưvinkhaibáochop-OTFTvibándȁnhfiu cơpentacenev đ i nm ô i c fi c c fi a P V C t r ê n đ e d ẻ o 119 Danhm nc v ie t t at Viettat Nghĩa tiengAnh ADC hayA/D Analog-toDigitalC o n v e r t e r C-DAC Capacitive DAC ComplementaryMetalOxide CMOS Semiconductor DAC hayD/A Digital-toAnalogC o n v e r t e r D-FF Delayflip-flop Double-edget r i g g e r e d D DEDFF NghĩatiengVi t B®chuy en đ ői t ươngt ự san gso DACkieuđindung CơngnghC M O S B®chuyenđőisosangtương t ự Flip-floploạitre D-FF đieukhienbang hai flip-flop sườnx u n g n h ị p ECG Electrocardiogram Tínhiuđintim EEG Electroencephalogram Tínhiuđinnão EMG Electromyogram Tínhiuđincơ EOG Electrooculogram Tínhiuđinmat FFT Fast-Fourier-Transform PhépbienđőiFouriernhanh FPGA Field-programmable Mảnglogiclptrìnhđược H-DEDFF GateArray HybridDEDFF IC IntegratedC i r c u i t IEEE MạchtíchhợpInstituteofElectricaland Hiph®ikysưđinvàđintả ElectronicsEngineer s LSB LeastS i g n i fi c a n t B i t BitcótrongsonhỏnhatMSB DEDFFdạnglai MostS i g n i fi c a n t B i t Bitcótrongsolớnnhat MOS MetalOxideSemiconductor Côngnghchetạotransistor kieukimloại-oxit-bándan iv v Viett a t Nghĩatieng Anh NghĩatiengVit MUX Multiplexer B®g h é p k ê n h n-OTFT N-channelorN-typeOTFT OTFTkênhNhayloạiN OrganicField-Effect Transistorhiuángtrường Transistor hǎucơ OLED OrganicLightEmittingDiode Diodephátquanghǎucơ OPDK OrganicProcessDesignKit Côngcụthietkemạchhǎucơ OPV OrganicP h ot oV o lt a ic s Pinmttrờihǎucơ OSC Organic Semiconductor Chatbándanhǎucơ OTFT OrganicThin-FilmTransistor Transistormàngmỏnghǎucơ p-OTFT P-channelorP-typeOTFT OTFTkênhPhayloạiP PVC Poly(VinylCinnamate) Polyme PVC RFID RadioFrequency Nhndạngbangsóngvơtuy Identification en rms rootmeansquare giátrịtrungbìnhbìnhphương rss rootsumsquare giátrịtőngbìnhphương SuccessiveApproximation ADCthanhghixapxỉliêntiep OFET SARADC SART I RegisterADC SARTimeInterleaved Single-edgetriggeredD SEDFF SARghépthờigian D-FFđieukhienbangm®t flip-flop sườnx u n g n h ị p SOI SiliconOnInsulator WaferloạiSitrênđecáchđin TG TransmissionGate Cőngt r u y e n d a n tí n h i u VLSI VeryLargeScaleIntegration Mạchtíchhợp c ratl ớn