EE-594: Smart sensors for IoT

Résumé

This lecture provides insights in the design and technologies of Internet-of-Things sensor nodes, with focus on low power technologies. The lectures alternate every two weeks between sensing technologies of various kinds (prof. Ionescu) and their integrated circuit readouts (prof. Enz).

Source officielle

https://edu.epfl.ch/coursebook/fr/smart-sensors-for-iot-EE-594

Page Moodle

http://go.epfl.ch/EE-594

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Mihai Adrian Ionescu

D'origine et de nationalités roumaine et suisse, Mihai-Adrian Ionescu est né en 1965. Après le doctorat en Physique des Composants à Semiconducteurs de lInstitut National Polytechnique de Grenoble, M. Ionescu a travaillé comme chercheur post-doctoral au LETI-CEA Grenoble, sur la caractérisation des diélectriques low-k pour les technologies submicroniques CMOS. Après une courte période au sein du CNRS, comme chargé de recherche 1ere Classe il a effectué un séjour post-doctoral au Center for Integrated Systems, Stanford University, USA. Actuellement il est Professeur Nanoélectronique à lEcole Polytechnique Fédérale de Lausanne.

Christian Enz

Christian C. Enz (M84, S'12) received the M.S. and Ph.D. degrees in Electrical Engineering from the EPFL in 1984 and 1989 respectively. From 1984 to 1989 he was research assistant at the EPFL, working in the field of micro-power analog IC design. In 1989 he was one of the founders of Smart Silicon Systems S.A. (S3), where he developed several low-noise and low-power ICs, mainly for high energy physics applications. From 1992 to 1997, he was an Assistant Professor at EPFL, working in the field of low-power analog CMOS and BiCMOS IC design and device modeling. From 1997 to 1999, he was Principal Senior Engineer at Conexant (formerly Rockwell Semiconductor Systems), Newport Beach, CA, where he was responsible for the modeling and characterization of MOS transistors for the design of RF CMOS circuits. In 1999, he joined the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) where he launched and lead the RF and Analog IC Design group. In 2000, he was promoted Vice President, heading the Microelectronics Department, which became the Integrated and Wireless Systems Division in 2009. He joined the EPFL as full professor in 2013, where he is currently the director of the Institute of Microengineering (IMT) and head of the Integrated Circuits Laboratory (ICLAB).He is lecturing and supervising undergraduate and graduate students in the field of Analog and RF IC Design at EPFL. His technical interests and expertise are in the field of very low-power analog and RF IC design, semiconductor device modeling, and inexact and error tolerant circuits and systems.He has published more than 200 scientific papers and has contributed to numerous conference presentations and advanced engineering courses. Together with E. Vittoz and F. Krummenacher he is one of the developer of the EKV MOS transistor model and the author of the book "Charge-Based MOS Transistor Modeling - The EKV Model for Low-Power and RF IC Design" (Wiley, 2006). He has been member of several technical program committees, including the International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) and European Solid-State Circuits Conference (ESSCIRC). He has served as a vice-chair for the 2000 International Symposium on Low Power Electronics and Design (ISLPED), exhibit chair for the 2000 International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) and chair of the technical program committee for the 2006 European Solid-State Circuits Conference (ESSCIRC). Since 2012 he has been elected as member of the IEEE Solid-State Circuits Society (SSCS) Administrative Commmittee (AdCom). He is also Chair of the IEEE SSCS Chapter of Switzerland.

Maria-Alexandra Paun

Amplificateur opérationnel

thumb|300px|Différents modèles d'amplificateurs opérationnels. thumb|300px|La représentation schématique d'un amplificateur opérationnel varie suivant les normes ANSI/IEEE et IEC 60617-13. Un amplificateur opérationnel (aussi dénommé ampli-op ou ampli op, AO, AOP, ALI ou AIL) est un amplificateur différentiel à grand gain : c'est un amplificateur électronique qui amplifie fortement une différence de potentiel électrique présente à ses entrées.

Bruit thermique

Le bruit thermique, également nommé bruit de résistance, bruit Johnson ou bruit de Johnson-Nyquist, est le bruit généré par l'agitation thermique des porteurs de charges, c'est-à-dire des électrons dans une résistance électrique en équilibre thermique. Ce phénomène a lieu indépendamment de toute tension appliquée. Le bruit thermique aux bornes d'une résistance est exprimée par la relation de Nyquist : où est la variance de la tension aux bornes de la résistance, est la constante de Boltzmann, qui vaut kB = 1,3806 × 10-23 J.

Bruit de mesure

En métrologie, le bruit de mesure est l'ensemble des signaux parasites qui se superposent au signal que l'on cherche à obtenir au moyen d'une mesure d'un phénomène physique. Ces signaux sont une gêne pour la compréhension de l'information que le signal transporte. La métrologie vise donc notamment à connaître leurs origines et à les caractériser, afin de les éliminer et d'obtenir le signal d'origine aussi distinctement que possible. La source du bruit d'origine externe est externe au système physique générant le signal utile et agit par influence sur celui-ci.

Smartwatch

vignette|Une montre intelligente de marque Fossil, fonctionnant sous Palm OS. vignette|Les Pebble font partie des montres intelligentes ayant une autonomie de plusieurs jours. Une smartwatch ou montre intelligente est une montre bracelet informatisée avec des fonctionnalités allant au-delà du simple affichage de l'heure et du chronométrage, présentant des caractéristiques comparables à celles d'un PDA. Il faut les considérer comme des ordinateurs de poignet.

Bruit

vignette|Mesure du niveau de bruit à proximité d'une route à l'aide d'un sonomètre. Le bruit est un son jugé indésirable. Les sons qui ne se comprennent pas comme de la parole ou de la musique s'assimilent souvent au bruit, même si leur perception n'est pas désagréable, comme le montre l'expression bruit ambiant. Du point de vue de l'environnement, les sons indésirables sont une nuisance, souvent à l'origine de litiges. Ceux qui s'en plaignent les assimilent à une pollution.