CAPES / Além de estarem presentes na natureza, os escoamentos bifásicos possuem ampla aplicação industrial, sendo encontrados nas áreas química, nuclear, de geração de energia, petrolífera e espacial, onde escoamentos do tipo gás-líquido são os mais comuns. Eles são caracterizados pelo fluxo de duas substâncias imiscíveis, denominadas fases, em um sistema. A caracterização e o estudo destes escoamentos são importantes tanto na realização de projetos, quanto no monitoramento e controle de plantas aonde eles ocorrem. Um dos parâmetros utilizados na caracterização é a fração de vazio, que indica a proporção de gás em escoamentos gás liquido. As fases de um escoamento possuem diferentes propriedades elétricas, como condutividade e permissividade. Dessa forma, caso placas condutoras sejam dispostas ao redor de uma tubulação, pode ser formado um capacitor cuja capacitância dependa das características da mistura que escoa. O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de um sensor capacitivo não invasivo para determinação de fração de vazio em escoamentos bifásicos. Este trabalho apresenta a montagem dos eletrodos, o desenvolvimento de um hardware para detecção de variações na capacitância dos eletrodos e o desenvolvimento de um software para leitura das medições do hardware. A resposta do sensor desenvolvido não depende apenas da proporção volumétrica das fases em seu interior, mas também do padrão de escoamento, ou seja, da forma como elas estão distribuídas. Devido a isso, a resposta do sensor foi avaliada para diversos padrões de escoamento através de simulações do campo elétrico pelo método dos elementos finitos. Com base nos resultados das simulações e nas medidas da eletrônica desenvolvida, valores de fração de vazio foram obtidos para escoamentos ar água em bancadas de teste. Resultados obtidos mostram o bom desempenho do sistema capacitivo desenvolvido, o qual pode ser aplicado em estudos aprofundados do escoamento bifásico. / Two-phase flows are not only present in environmental phenomena such as clouds, but are found widespread in industrial applications. Such flows may be described as the stream of two immiscible substances, called phases, in a pipe or vessel. Most usual type of flow is gas-liquid flow and it can be found in chemical, nuclear, power generation, petroleum, and space industry. The study and characterization of such flows are important both in the realization of projects as in the monitoring and control of the facilities in which they occur. An important parameter in flow characterization is the void fraction, which indicates the volumetric amount of gas in gas-liquid flows. The gaseous and liquid phases in a flow usually present different electric properties, such as conductivity and permittivity. If electrodes are arranged around a pipe, they may form a capacitor whose capacitance depend upon the flowing mixture properties and their spatial distribution. The main goal of this work is to develop a non-invasive capacitive probe for void fraction determination in two-phase flow. It describes the assembly of the electrodes, the development of hardware for capacitance measurement, and the development of software that provides access to the measurement data obtained by the hardware. The response of capacitive sensors depends not only on void fraction values, but also on the flow pattern, that is, on the way that phases are distributed inside the pipe. Due to this fact, electric field simulations of the sensor’s response at different flow patterns were performed. Based on the results of the simulations and on the measurement results, void fraction values for air-water flow at controlled conditions was calculated and comparatively evaluated. The results obtained show the good performance of developed capacitive probe which may now be deployed in two-phase flow studies.

Acompanha: Produto educacional: Desenvolvimento de um kit didático experimental para o ensino de resistores, capacitores e circuitos de temporização RC / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Ensino de Física tem sofrido inúmeras transformações nas últimas décadas, discute-se muito sobre a inserção de diferentes recursos didáticos em sala de aula a fim de gerar um ambiente de aprendizagem diferente do tradicional, bem como proporcionar condições de uma aprendizagem efetiva para o aluno. O sistema tradicional do ensino de Física vem perdendo aos poucos a eficácia, o significado e até mesmo o interesse por parte do aluno em buscar conhecimento. O convívio constante com as mídias de maneira inapropriada tem provocado uma imensa perda de tempo, tornando-se um adversário desleal contra o estudo, restando assim pouco tempo para a aprendizagem. Nesse sentido, esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um novo método com uma proposta experimental e investigativa, baseado na teoria de Vygotsky, visando despertar no educando o interesse e a busca pelo saber, uma vez que ele é parte principal do processo, e que a partir de seus conhecimentos prévios é que o professor introduz seu conhecimento, proporcionando melhor interação entre professor e aluno, e também propiciando o desenvolvimento cognitivo e social no ambiente escolar. O kit didático experimental desenvolvido torna-se uma ferramenta de grande valia, que possibilita ao professor trabalhar um método diferenciado onde ele poderá relacionar a parte teórica com a parte prática, possibilitando com o kit trabalhar o conteúdo de resistores e capacitores por completo, de um modo que despertará no aluno um maior interesse. A tecnologia utilizada para o desenvolvimento do kit foi a plataforma de desenvolvimento Arduino que é composta por um microcontrolador e periféricos, devido ao fácil acesso a materiais didáticos disponíveis, possibilitando a fácil reprodução do protótipo futuramente por pessoas com pouco conhecimento na área e por ser uma plataforma open-source. Esse produto desenvolvido vem ao encontro das politicas de inclusão propostas pelos governos, que tem o objetivo de incluir na sociedade pessoas com necessidades educacionais especiais, pensando nisso, essa ideia vem contribuir e dar suporte a alunos com deficiências auditiva ou visual, bem como os demais alunos do ensino regular ou até mesmo superior, que necessitam estudar o conteúdo abordado aqui. / The teaching of physics has undergone numerous transformations in the last decades, much is discussed about the insertion of different didactic resources in the classroom in order to generate a learning environment different from the traditional one, as well as to provide conditions of an effective learning for the student. The traditional system of physics teaching has gradually lost its effectiveness, meaning and even the student's interest in seeking knowledge. The constant conviviality with the media in an inappropriate way has caused an immense loss of time, becoming an unfair opponent against the study, thus leaving little time for learning. In this sense, this work aims to develop a new method with an experimental and investigative proposal, based on Vygotsky's theory, aiming to awaken in the student the interest and the search for knowledge, since it is a main part of the process, and that from their previous knowledge is that the teacher introduces their knowledge, providing better interaction between teacher and student, and also fostering cognitive and social development in the school environment. The developed experimental teaching kit becomes a valuable tool that allows the teacher to work a different method where he can relate the theoretical part to the practical part, allowing the kit to work the contents of resistors and capacitors completely, so that the student will be more interested. The technology used for the development of the kit was the Arduino development platform which is composed of a microcontroller and peripherals, due to the easy access to available didactic material, allowing the easy reproduction of the prototype in the future by people with little knowledge in the area and being a open-source platform. This developed product is in line with the inclusion policies proposed by governments, which aims to include people with special educational needs in society. With this in mind, this idea contributes to and supports students with hearing or visual impairments, as well as other students of regular or even higher education, who need to study the content covered here.

Em um momento em que questões ambientais e a segurança energética estão numa posição de destaque, Veículos Elétricos (VEs) estão no centro das atenções. Entretanto, ainda é difícil para eles substituir os tradicionais veículos de combustão interna e a razão principal para isso é o seu sistema de energia. Normalmente, devido a suas características, baterias são usadas como banco de energia para VEs. No entanto, baterias também apresentam algumas limitações para essa aplicação e o problema no sistema de energia é relacionado a essas limitações. Uma das soluções propostas é se colocar baterias e supercapacitores (SC) em paralelo, resultando em um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia (SHAE). Para fazer essa configuração possível e o fluxo de potência controlável em um SHAE, um conversor CC-CC bidirecional interfaceando a bateria e o SC é necessário. Levando isso em consideração, o estudo de topologias CC-CC bidirecionais é apresentado nessa Dissertação de Mestrado. Primeiro, o estudo de um conversor CC-CC bidirecional com indutor dividido, envolvendo sua análise teórica em regime permanente, análise dinâmica e uma metodologia de projeto com resultados de simulação, é apresentado, resultando na construção de um protótipo experimental com as seguintes especificações de projeto: Fonte de tensão 1 de 300 V, fonte de tensão 2 de 96 V, frequência de comutação de 20 kHz e potência nominal de 1000 W. Então, o estudo de uma segunda topologia, um conversor CC-CC Buck-Boost ZVS bidirecional, envolvendo sua análise em regime permanente e uma metodologia de projeto com resultados de simulação, também é apresentado. / In an era where environmental issues and the energetic safety are in an outstanding position, Electric Vehicles (EVs) are in the spotlight. However, it is difficult for them to replace the ICE vehicles and the main reason for that it is their energy system. Normally, due to some of their characteristics, batteries are used as energy bank in Electric Vehicles. Nevertheless, batteries also present some limitations for this application and the energy system problem is related to these limitations. One of the proposed solutions is to place batteries and Supercapacitors (SC) in parallel, resulting in a Hybrid Energy Storage System (HESS). To make this configuration possible and the power flow controllable in the HESS, a bidirectional DC-DC converter interfacing the battery and the SC is necessary. Taking this into account, the study of bidirectional DC-DC topologies is presented in this Master’s Thesis. First, a study of a bidirectional DC-DC converter with tapped inductor, involving its theoretical steady state analysis, dynamic analysis and design methodology with simulation results, is presented, resulting in the design of an experimental prototype with the following design specifications: Voltage source 1 of 300 V, voltage source 2 of 96 V, switching frequency of 20 kHz and rated power of 1000 W. Then, the study of a second topology, a bidirectional ZVS Buck-Boost DC-DC converter, involving he steady state analysis and a design methodology with simulation results, is also presented.

ANP; FINEP; MCT / Os escoamentos bifásicos são encontrados em diversas aplicações industriais, dentre elas na indústria do petróleo como escoamentos gás-líquido em tubulações. O conhecimento da distribuição das fases no escoamento é importante para garantir a operação eficiente e segura de plantas e equipamentos. Na área acadêmica o conhecimento dessa distribuição de fases permite o estudo de fenômenos físicos, além de permitir o desenvolvimento, refinamento e validação de modelos de escoamento. Neste trabalho, foi desenvolvido e investigado o uso de um novo sensor de múltiplas medidas de capacitância para o imageamento direto de escoamentos bifásicos. As medidas são baseadas na diferença na permissividade elétrica entre as fases, ou seja, o sensor pode ser aplicado para investigação de substâncias não-condutivas como óleos e líquidos orgânicos. Com o intuito de aprimorar a geometria do sensor e prever seu comportamento foram realizadas simulações do comportamento elétrico do sensor pelo método dos elementos finitos. O sensor é composto por dois anéis de eletrodos, um anel é o transmissor e o outro anel é o receptor, o qual é segmentado onde cada segmento é individualmente interrogado por uma eletrônica de forma rápida e multiplexada. Desta forma as imagens são geradas e formadas pelos sinais dos eletrodos distribuídos de uma maneira a representar a geometria investigada, o que elimina a necessidade do uso de técnicas de reconstrução de imagens. O sensor é construído em uma placa de circuito impresso flexível que é acoplada na parede interna de uma seção do duto. Uma eletrônica associada é responsável por detectar as variações de capacitância. O sensor desenvolvido, em conjunto com a eletrônica utilizada, foi testado em escoamentos bifásicos estáticos e dinâmicos, horizontais e verticais. As imagens diretas foram geradas para estas diferentes situações, apresentando resultados satisfatórios quando comparado com um sensor de referência. A principal contribuição deste trabalho é a apresentação de uma nova ferramenta capaz de gerar imagens diretas de escoamentos compostos por líquidos não-condutivos sem a necessidade do uso de técnicas de reconstrução de imagens. / Two-phase flow is present in many industrial applications, among them in petroleum industry as gas-liquid flow in pipelines. The knowledge of the phase distribution in the pipe flow is important for the efficiency and safety of the plants. In the academia, the knowledge of this phase distribution allows the understanding of physical phenomena, as well as gives support for the development, refinement and validation of physical models. In this work, a novel capacitive array sensor has been developed and its use was investigated to image two-phase flow. The measuring principle is based on the difference between electrical permittivity of the phases. Therefore the sensor can be applied to electrically non-conductive substances such as oil and organic liquids. Several simulations based on Finite Element Method have been performed to improve the sensor geometry and predict its electrical behavior. The sensor consists of two copper rings being one emitter and one receiver ring. Receiver ring is divided into segments which are individually interrogated by the measuring electronics in a fast and multiplexed manner. In this way, images are directly generated from acquired signals of electrodes, in a way that visually represents the investigated geometry avoiding the use of some image reconstruction technique. The sensor is fabricated in a flexible printed-circuit board which is flush- mounted inside the pipe wall. A measuring electronics is responsible to detect the capacitance changes in the electrodes. The introduced sensor along with the associated electronics has been tested in static and dynamic two-phase flow, both horizontally and vertically. Direct images were generated in these different situations showing satisfactory results when compared to a reference sensor. Main contribution of this work is the introduction of a new measuring tool which is able to image flow (also containing electrically non-conducting fluids) with no need to apply image reconstruction techniques.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soothing Equipment of harmonics and compensating reactive power have been widely discussed and applied successfully in recent years in the most varied industrial and commercial installations, encouraged by eliminating the fine for low power factor and by problems arising out of the significant increase in nonlinear loads connected to these electrical systems. Currently, various types of equipment that do the dual function of reducing harmonic content and power factor correction are applied using simulation techniques and well-known studies (through programmes computational load flow and flow harmonics) to ensure the most appropriate field response. In this sense, the proposed work is to show a technical-economical comparison between the equipment most frequently used as a solution of power factor and problems with harmonics, being them: Bank capacitors, passive harmonic filter detuned, passive harmonic filter tuned active harmonic filter, and harmonic hybrid filter. Evaluates the performance of each of these equipment mentioned above, where the following technical aspects will be assessed: voltage, current effective, total harmonic distortion of voltage (DTT), total harmonic distortion of current (DTI), active power, reactive, apparent, harmonic distortion and power factor. Simulations with the application of all types of equipment cited, power factor correction and filtering of harmonics, provide results with their respective implementation costs. Finally, the results obtained will be presented by monitoring in the field of the main electrical magnitudes in analysis, the solution adopted in the light of better cost x benefit and the performance of equipment installed for the desired by the company consumer goals. / Equipamentos mitigadores de harmônicos e compensadores de energia reativa têm sido bastante discutidos e aplicados nos últimos anos com sucesso nas mais variadas instalações comerciais e industriais, fomentados pela eliminação da tarifação por baixo fator de potência e por problemas advindos do aumento significativo de cargas não lineares conectadas a estes sistemas elétricos. Atualmente, diversos tipos de equipamentos que fazem à dupla função de redução do conteúdo harmônico e correção do fator de potência são aplicados, utilizando técnicas de simulação e estudos bem conhecidos (através de programas computacionais de fluxo de carga e fluxo harmônicos) visando garantir a resposta em campo mais adequada. Neste sentido, o trabalho proposto tem por objetivo mostrar uma comparação técnico-econômica entre os equipamentos mais utilizados como solução do fator de potência e de problemas com harmônicos, sendo eles: banco de capacitores, filtro harmônico passivo dessintonizado, filtro harmônico passivo sintonizado, filtro harmônico ativo e filtro harmônico híbrido. Será avaliado o desempenho destes equipamentos através dos seguintes aspectos técnicos: tensão eficaz, corrente eficaz, distorção harmônica total de tensão (DTT), distorção harmônica total de corrente (DTI), potência ativa, reativa, aparente, distorção harmônica e fator de potência. As simulações com a aplicação de todos os tipos de equipamentos citados, de correção do fator de potência e filtragem de harmônicos, proporcionarão resultados com seus respectivos custos de aplicação. Finalmente, serão apresentados os resultados obtidos através do monitoramento em campo das principais grandezas elétricas em análise, da solução adotada em função de uma melhor relação custo x benefício, bem como do desempenho dos equipamentos instalados, para os objetivos desejados pela empresa consumidora. / Mestre em Ciências

Cílem práce byl návrh a implementace řídicích algoritmů pro optimalizaci spotřeby energie elektrického vozidla. Hlavním úkolem byla optimalizace rozložení energie mezi hlavním zdrojem energie (bateriemi) a super-kapacitory v průběhu jízdního cyklu. Jízdní výkonový profil je odhadován a předpovězen na základě 3D geografických souřadnic a matematického modelu vozidla. V první části jsou uvedeny komponenty vozidla a jejich modely. Poté jsou představeny algoritmy na základě klouzavého průměru a dynamického programování. Byly provedeny simulace a analýzy pro demostraci přínosů algoritmů. V poslední části je popsána Java implementace algoritmů a také aplikace pro operační systém Android.

Orientadores: Luiz Carlos Pereira da Silva, Rubén Romero Lázaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T06:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SeguraSalas_CresencioSilvio_D.pdf: 13840366 bytes, checksum: 2117cbadc27d0e9ecc44042c7811f3bb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Redes de distribuição de energia elétrica são continuamente expandidas de forma a atender novos consumidores mantendo padrões de qualidade adequados. Pelo lado do consumo, observa-se no decorrer dos últimos anos que as cargas residenciais, comerciais e industriais vêm sofrendo mudanças na forma de onda da corrente drenada da rede, com aumento evidente do conteúdo não-linear. A alocação de capacitores é uma prática largamente utilizada por empresas de distribuição para reduzir as perdas e melhorar o perfil de tensão da rede. No entanto, no atual contexto de operação, os benefícios da instalação de capacitores podem ser perdidos, sendo que a vida útil dos capacitores pode ser reduzida drasticamente devido à amplificação de correntes harmônicas em uma eventual ressonância com a rede. Esta tese apresenta a modelagem e implementação de uma metodologia simples e prática para lidar com a alocação ótima de bancos de capacitores no cenário atual. Esta metodologia calcula índices de ressonância harmônica e os inclui como restrições adicionais no problema de alocação de capacitores. Os índices são formulados de acordo com as recomendações das normas técnicas mais reconhecidas dentro da área de energia elétrica. Outro aspecto investigado nesta tese envolve a alocação simultânea de capacitores nas redes primárias e secundárias, o que se torna possível e viável com a evolução construtiva dos capacitores de baixa tensão, associada à contínua e expressiva queda nos custos de produção desses equipamentos comparados aos capacitores de média tensão / Abstract: Distribution networks are continually expanded in order to supply new customers still keeping restrict power quality requirements. On the other hand, from the customer's side, it has been observed that over the years the current waveforms drawn by residential, commercial and industrial loads are changing their shape, with a clear increase of non-linear components. Capacitor placement is a common practice among utilities for reducing active power losses and improving the voltage profile of the grid. However, on the present operation context, the benefits of installing capacitors can be partially or totally lost, since the lifetime of capacitors can be drastically reduced due to the amplification of harmonic currents during an eventual resonance with the network. This thesis presents models and implementation of a simple and practical methodology for capacitor placement considering the present scenario. This methodology computes resonance indices, which are included as additional constraints on the capacitor placement problem. The formulated indices are consistent with the recommendations of the most important Standards on the area of distribution systems. Another aspect investigated in this thesis is the simultaneous placement of capacitors on primary and secondary networks, which becomes possible and viable with the evolution of low voltage capacitors in terms of manufacturing techniques and materials, associated with a continuous and significant decline of the production costs of these equipments compared to medium voltage capacitors / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Neste trabalho, foi desenvolvido um material híbrido inédito carvão ativado/nanotubos de carbono/nanopartículas de prata para as aplicações em bateria de íons de lítio e capacitor eletroquímico de dupla camada. O compósito foi preparado por crescimento dos nanotubos de carbono diretamente sobre o carvão ativado via deposição química de vapor e depois nanopartículas de prata foram incorporadas no carvão ativado/nanotubos de carbono. A morfologia do compósito foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Investigação das propriedades de intercalação de lítio no carvão ativado (CA), carvão ativado/nanotubos de carbono (CA/NTC), carvão ativado/prata (CA/Ag) e carvão ativado/nanotubos de carbono/prata (CA/NTC/Ag) foi conduzida por voltametria cíclica e ciclos de carga/descarga, utilizando dois diferentes eletrólitos. Verificou-se que o ânodo de CA/NTC/Ag apresenta mais elevado valor de capacidade específica reversível que a grafita em eletrólito comercial, provavelmente devido à rede tridimensional com elevada condutividade eletrônica formada por nanotubos de carbono e nanopartículas de prata nos poros e nas rugosidades do substrato. Além disso, os nanotubos de carbono podem exibir elevada capacidade de armazenamento de lítio. Outra vantagem do CA/NTC/Ag é que a rede de nanotubos de carbono acomoda a expansão de volume das partículas de prata durante a ciclagem do eletrodo, mantendo-as bem adsorvidas na superfície do CA/NTC. Os resultados confirmaram a existência do sinergismo entre os componentes do CA/NTC/Ag, que promove características eletroquímicas superiores àquelas dos constituintes isolados. / In this work, an unpublished hybrid material activated carbon/carbon nanotubes/silver nanoparticles was developed for lithium ion battery and electrochemical double layer capacitor applications. The composite was prepared by growing carbon nanotubes directly on the activated carbon via chemical vapor deposition and after silver nanoparticles were incorporated on the activated carbon/carbon nanotubes. The composites morphology was analyzed by scanning electron microscopy. Investigation of lithium intercalation properties in activated carbon (AC), activated carbon/carbon nanotubes (AC/CNT), activated carbon/silver (AC/Ag) and activated carbon/carbon nanotubes/silver (AC/CNT/Ag) was carried out by cyclic voltammetry and charge/discharge cycles by making use of two different electrolytes. It was found that the AC/CNT/Ag anode presents higher reversible specific capacity value in comparison with graphite in commercial electrolyte, probably due to the three dimensional network with high electronic conductivity formed by carbon nanotubes and silver nanoparticles in the substrates pores and roughness. Furthermore, carbon nanotubes can exhibit high lithium storage capacity. Another advantage of the AC/CNT/Ag is that the network of carbon nanotubes accommodates volume expansion of the silver particles during electrode cycling, keeping them well adsorbed on the surface of the AC/CNT. The results confirmed the existence of synergism between the components of the AC/CNT/Ag, which promotes electrochemical characteristics that are higher than those of the individual constituents.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago Brito Bezerra.pdf: 3848907 bytes, checksum: 09c5f40ad1ac5ce43a253e0335d491da (MD5) Previous issue date: 2012-04-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Programmable integrated circuits enable its adjustment after fabrication to fit more than one application within a certain set of applications. A programmable measurement system can be applied to the measurement of different quantities involving a set of sensors with different signal characteristics and employing a single analog-to-digital converter (ADC). The output signal range for each sensor should be adjusted to be as close to the input range of the ADC as possible, to ensure maximum measurement quality. One solution to implement the adjustment on the signal range is the use of a measurement system with programmable conditioning circuit. In this work, it is proposed to design an ADC integrated circuit whose input range is adjusted to the signal level at the output of the sensor in order to avoid amplification stages in a signal conditioning circuit. For this adjustment, the input of the converter should be programmable, making it more compatible with various sensors with different characteristics. The developed ADC also allows the configuration of the converter resolution, enabling the designer to exploit trade-offs between resolution and conversion speed for a given application. The ADC is a switched capacitor integrating converter and it was designed for the AMS 0.35 μm CMOS process. / Circuitos integrados programáveis possibilitam o seu ajuste após a fabricação, para se adequarem a mais de uma aplicação dentro de um conjunto determinado de aplicações. Um sistema de medição programável pode ser aplicado em medições que envolvam um conjunto de sensores com características diferentes de sinais e um conversor analógico-digital. A faixa de sinal em cada sensor deve ser ajustada o mais próximo da faixa de entrada do conversor analógico-digital, para garantir a medição com a faixa completa do sinal. Uma solução para realizar o ajuste da faixa do sinal é o uso de um sistema de medição com circuito de condicionamento programável. Neste trabalho de dissertação, propõe-se o projeto de um conversor analógico-digital em circuito integrado em que a faixa de entrada pode ser ajustada ao nível de sinal na saída do sensor, com a finalidade de evitar estágios de amplificação do sinal em um circuito de condicionamento. Para tal ajuste, a entrada do conversor deverá ser programável, o que o torna mais compatível com diversos sensores com características diferentes. O circuito proposto também possibilita a definição da resolução do conversor o que permite a escolha de compromisso entre resolução e velocidade de conversão, dependendo da aplicação. O conversor A/D é do tipo integrador a capacitores chaveados e foi projetado, em nível de transistor e leiaute, para o processo AMS 0,35 m CMOS.

In this thesis, new all-printed capacitors are developed for the applications of energy storage, filter, and resonant circuits by using new dielectric material and an advanced technology. The innovative devices provide satisficing electrical performances with high breakdown voltages and capacitance densities. The main body of this thesis is divided in three parts. The first part is to introduce the fundamental background of printing technologies, electrical capacitors and printable materials. Among all the printing technologies, direct writing family is the most advantageous in the small-scale and fast production of printed electronics due to the properties of masterless processing, digital control, and print-on-demand. Both inkjet printing and ultrasonic fluid dispensing applied in this work are grouped into the direct writing family. A cross-linkable dielectric material poly(methyl methacrylate)84/(4-benzoylphenyl methacrylate)16 [P(MMA84/BPMA16)] exhibits the optimized chemical and mechanical stabilities in comparison with uncross-linked poly(methyl methacrylate) (PMMA). Poly(vinylidene fluoride-co-trifluoro ethylene) [P(VDF-TrFE)] exhibits a high dielectric constant of 16. The great advantages of both polymeric dielectrics make them ideal for printed electronics. The second part is devoted to the preparation of printed thin-film capacitors by providing four different layouts and architectures for multiple electronic applications. The printing setup, process setting and steps are summarized in detail. The following part which is the major content of this thesis is divided into two aspects: in the first aspect, the intriguing new form of continuous solution dispensing technology, ultrasonic fluid dispensing, is demonstrated as an alternative printing technology for the commonly applied ones. In comparison with the widely-used inkjet printing, continuous solution dispensing is the most advantageous in thin-film capacitor processing with metal nanoparticle and polymer dielectric inks. It enables precise pattern transfers with low surface roughness, small feature size (as small as 5 μm), and accurate positioning (5 μm resolution). Most importantly, problems due to discrete droplets and nozzle clogging in inkjet printing are avoided in continuous solution dispensing. All the inks applied for printed capacitors in this work are printed successfully with this innovating technology. Direct printing on demand and rapid switching among different inks are some other attributes of this printing technology that enable high throughput. The second aspect of this part is to characterize and evaluate the fabricated capacitors. The measured values include capacitor dimension, dielectric strength, capacitance density, energy density, charge/discharge behavior and so on. In summary, this work provides not only the use of the advantageous materials P(MMA84/BPMA16) and P(VDF-TrFE) in high-performance capacitors, but also paves the way of developing thin-film capacitors with a new continuous solution dispensing technology which makes the low-cost and high-quality manufacture of printed devices possible.