Studio e progettazione di un amplificatore integrato a basso offset per misurazioni di corrente

La conoscenza dei valori di corrente nei circuiti rappresenta un’informazione imprescindibile per la valutazione del loro corretto funzionamento. Sono disponibili diverse tecniche per la misura della corrente; tuttavia, non tutte risultano adeguate in scenari applicativi caratterizzati dalla presenza di una tensione di modo comune elevata all’ingresso. Un caso emblematico è rappresentato dalla stima della corrente nei sistemi di gestione delle batterie (Battery Management Systems, BMS) in ambito automotive, dove le tensioni in gioco raggiungono livelli particolarmente elevati (centinaia di volt). In tale contesto, la presente tesi propone una soluzione completamente integrata per la misurazione della corrente media in presenza di elevate tensioni di modo comune, realizzata in tecnologia BCD a 110 nm. L’attività è focalizzata sulla progettazione di un amplificatore a basso offset, finalizzato all’amplificazione accurata della caduta di tensione ai capi di una resistenza di shunt, la quale, nel caso specifico del BMS, può essere identificata direttamente con la busbar. L’amplificatore è stato realizzato mediante una topologia ad accoppiamento capacitivo, complementata dalla tecnica di chopping, la quale consente di traslare il contributo di offset e di rumore flicker dell’amplificatore verso le alte frequenze. Tale traslazione introduce tuttavia un ripple sovrapposto al segnale di uscita, la cui attenuazione risulta necessaria ai fini del corretto funzionamento del sistema. Tra le diverse tecniche di riduzione del ripple analizzate, la soluzione che ha fornito i risultati più soddisfacenti è l’introduzione di un anello di controllo ausiliario attorno all’amplificatore, noto in letteratura come Ripple Reduction Loop.