一种电流积分型生物传感微阵列信号读出电路

设计了一种用于自组装膜生物传感阵列的高灵敏度信号读出电路,该电路主要包括高灵敏度微阵列生物电流探测单元、积分单元、相关双采样(CDS)单元及输出缓冲单元。电路采用单5 V电源,输入电流为0~50 nA,在0.6μm/level 7 CMOS工艺条件下进行模拟,得到了较为满意的结果。该读出电路与标准CMOS工艺兼容,可实现集成的生物传感阵列。     

一种用于集成电化学生物传感阵列的高灵敏度 读出电路的研究

一种用于自组装膜生物传感阵列的高灵敏度信号读出电路包含一个高灵敏度电流读出放大器,可以接受pA-nA范围的输入电流,其电流增益大约60 dB,相位裕度为63°,并在同一输入电流信号的条件下,负载在一个较大的范围变化时,其输出电流几乎几乎是一个常数.芯片采用1.2μm CMOS工艺加工,测试结果表明,该芯片的输出电流对输入电流具有较好的线性度.这种新型电路与标准CMOS工艺兼容,可实现集成的生物传感阵列.     

用于高速传感器的宽频差分50％占空比校正器

提出了一种用于高速传感器的宽带差分50％占空比校准电路。与传统CMOS模拟占空比校准电路相比,所提出电路结构简单工作稳定,并且证明了该电路的最高校正频率可达4GHz。所提出电路中的占空比检测器采用基于低通预滤波的连续时间积分器和带有源耦合逻辑结构的时钟缓冲器链。采用了0.18μmCMOS工艺,并针对高速应用条件进行了优化。实验结果表明,所提出电路在500MHz至4.0GHz频率范围内正常,可接受的输入占空比为30％?70％。在4GHz输入信号条件下功耗为5.37mW,输出抖动为19.3ps。测试芯片面积为550μm×370μm。     

一种新型集成荧光传感器设计与实现

基于标准CMOS工艺设计了一种新型的集成荧光传感器,该传感器采用P+/Nwell/Psub双结深光电二极管结构和高灵敏度的电容跨阻抗放大器(CTIA)有源像素电路结构。传感器采用0.5μm CMOS工艺实现,测试结果表明:双结深光电二极管在波长532 nm时具有峰值灵敏度为2×10-8A·m2/W,CTIA有源像素结构在光照6lx、积分时间为310μs时的灵敏度可以达到2243 V/lx·s。该设计表明:采用双结深光电二极管单元的CTIA有源像素电路对微弱的光具有更高的光电转换灵敏度。     

基于0.6 m CMOS工艺的pH值传感器集成电路设计和研究

介绍了一种基于上华0.6μmCMOS工艺实现的pH值传感器集成电路的设计和研究,它采用标准CMOS工艺提供的Si3N4钝化层作为氢离子敏感层,并以多层浮栅结构的ISFET作为传感单元.信号处理电路由基准电流源、恒流恒压控制电路、输出差分电路等组成,使电路输出信号与pH值的变化量呈线性关系.实测结果表明该电路在溶液pH值从1-13范围内输出电压的平均灵敏度为35.8 mV/pH,线性度优于5%.该集成电路实现了pH值传感单元与信号处理电路的单片集成.     

CMOS微环境pH传感芯片研究

基于离子敏感场效应晶体管(ISFET)基本结构及其电学特性,提出了一种应用标准CMOS工艺实现的多层浮栅结构pH-ISFET.利用CMOS标准工艺中LPCVD淀积的Si3N4钝化层作为氢离子敏感层,pad工艺形成微区域独立传感窗口.片上集成100 μm×100 μm电极提供参考电位,消除了外加参考电位引起的溶液电压分布不均的现象.缓冲液从pH值1-13范围内对ISFET进行了测量,器件阈值电压随溶液pH值变化的平均灵敏度为44 mV/pH,线性度在10%范围内.本结构可用于生物微环境pH值集成传感芯片设计中.     

基于扇形MAGFET同步取样模式的CMOS磁敏传感器集成电路

研究了基于扇形MAGFET同步取样模式的CMOS磁敏传感器集成电路,并由0.6μm CMOS工艺实现.该CMOS磁敏传感器集成电路以共源极的扇形分裂漏磁敏MOS管作为磁敏传感单元,使磁敏传感器在参考工作模式和测量工作模式下实现同步取样,测量垂直磁场的同时,实现了在屏蔽磁场的参考工作模式下对磁敏传感信号进行噪声校正的功能.经过集成电路芯片的测试验证,同步取样模式具有较好的噪声校正功能,工作频率为20 kHz时,磁敏传感器的灵敏度为2.62 V/T.     

基于电流镜的电化学CMOS恒电位仪的设计

设计了一种基于电流镜的三电极电化学传感器CMOS恒电位仪电路,由控制运放、电流镜和单端输出的跨导放大器构成.与传统的恒电位仪相比,该电路结构简单,减少了读出电路的功耗和版图面积,具有较宽的动态范围.在CSMC 0.5μm 2PTM CMOS工艺下,用Spectre仿真器对电路进行了模拟,仿真结果表明:传感电流范围为20...     

0.6m CMOS集成传感器电路兼容的 RS232串行通信发送接口芯片研究

采用5 V 0.6 μm标准CMOS工艺设计制造了具有RS232串行通信发送接口的传感器接口芯片.该芯片包含电荷泵和发送电路两个功能模块.其中电荷泵对5 V电源进行正/负倍压得到 7.6 V和-6.1 V的正负电平,并作为发送电路的电源,实现CMOS/TTL电平到EIA/TIA RS-232C电平的转换.3 KΩ和1 000 pF负载情况下,在230.4 kbit/s数据速率范围内,实现了TTL/CMOS电平到RS232电平转换的发送功能.将传感器的输出模拟信号经A/D变换后,即可经所设计的发送接口芯片实现传感信号的串行发送.为进一步实现基于标准CMOS工艺的传感器与信号处理电路和串行通信接口功能的兼容集成打下了基础.     

CMOS有源像素传感器列级低功耗自清零ADC的设计

设计了一个可以集成在CMOS有源像素传感器列信号处理电路中的5位逐次逼近型模数转换器.在系统的内部实现了相关双次采样电路,有效地抑制了固定噪声.前端采样器与ADC并行工作,避免了并行延时,显著地提高了信号转换速度,采样率达到了4 MS/s.连续采集数据时可以根据输入信号的大小自动决定工作与否,大大地降低了系统功耗.工作时模拟部分的功耗小于300 μW.采用0.35μm CMOS工艺设计,系统的整体大小仅为25μm×1 mm.     

TDI型CMOS图像传感器时序控制设计与实现

设计了1 024× 128时间延迟积分型(TDI) CMOS图像传感器的时序控制电路.基于沿扫描方向的行滚筒式曝光方式、通过增加曝光频率实现了像素间电荷转移的同时性和信号累加的同步性.完成了像素阵列、像素外电荷累加和列级ADC的时序控制电路,相关参数通过I2C总线控制.设计共耗费761个标准逻辑单元,版图大小为125μ...     

一种低噪声的生物微传感器CMOS读出电路研究

为提高生物微传感器的探测灵敏度,设计了一种低噪声的生物微传感器CMOS读出电路,提出了一种新型的相关双采样(CDS)电路.对读出电路的噪声进行抑制.在0.6μm CMOS工艺下,用Spectre仿真器对该电路进行了模拟,仿真结果表明,采用相关双采样的CMOS读出电路使传感器的输入输出转换具有良好的线性关系.     

一种电压输出型CMOS集成电容湿度传感器

设计一种湿度传感器。该传感器选用聚酰亚胺作为湿度传感器的感湿介质,采用叉指电容式结构以增加感湿灵敏度,以电荷转移电路为微电容测量电路,用0.35μm多晶硅栅进行设计,形成单片集成湿度传感器。整个组成电路均与CMOS工艺兼容。仿真结果表明:在测量激励方波激励下,片上湿度传感器在27℃下模拟显示出较好的直流电压输出特性。     

微阵列生物传感器的自动数据选通器设计

为了让微阵列生物传感器的多路并行模拟信号能够分时的串行输出,以便后续电路处理,设计了一种自动数据选通器。该数据选通器主要由CMOS传输门和CMOS移位寄存器构成,能同时适用于数字信号与模拟信号。在0．6μm／Level 7 CMOS工艺条件下进行模拟,仿真结果表明：该数据选通器具有较高的性能。     

压电传感器信号调理及输出芯片设计

为了提高压电传感器测量系统的集成度,采用1μm高压双极—互补金属氧化物半导体—双重扩散金属氧化物半导体(BCD)工艺,设计了一种适用于压电传感器的信号调理及输出芯片.集成了电压放大型阻抗变换电路、可调增益放大电路、二线制电流输出电路.仿真结果表明:芯片具有输入阻抗高,单位增益带宽大,总增益可调范围广等特点,在12~24 V宽供电范围下可正常工作,耗电仅为3.1 mA.     

面向无线传感器节点的集成CAN总线芯片设计

根据CAN(Controller Area Network)总线国际标准协议(ISO11898)完成了一款应用于无线传感器节点的集成CAN总线芯片设计,提高无线传感器节点的集成度与可靠性.采用混合信号集成电路设计技术实现了CAN总线控制器芯片与收发器芯片的集成,最终采用Global Foundry的0.35 μm CMOS工艺进行设计并流片,芯片面积为4 mm2.芯片测试结果表明,该芯片设计符合标准协议规定,通信速度最高为1 Mbyte/s,与商用CAN总线通信芯片正确通信,可方便地应用到无线传感器CAN总线通信系统中.     

CMOS integrated elliptic diaphragm capacitive pressure sensor in SiGe MEMS

A novel CMOS integrated Micro-Electro-Mechanical capacitive pressure sensor in SiGe MEMS (Silicon Germanium Micro-Electro-Mechanical System) process is designed and analyzed. Excellent mechanical stress–strain behavior of Polycrystalline Silicon Germanium (Poly-SiGe) is utilized effectively in this MEMS design to characterize the structure of the pressure sensor diaphragm element. The edge clamped elliptic structured diaphragm uses semi-major axis clamp springs to yield high sensitivity, wide dynamic range and good linearity. Integrated on-chip signal conditioning circuit in 0.18 μm TSMC CMOS process (forming the host substrate base for the SiGe MEMS) is also implemented to achieve a high overall gain of 102 dB for the MEMS sensor. A high sensitivity of 0.17 mV/hPa (@1.4 V supply), with a non linearity of around 1 % is achieved for the full scale range of applied pressure load. The diaphragm with a wide dynamic range of 100–1,000 hPa stacked on top of the CMOS circuitry, effectively reduces the combined sensor and conditioning implementation area of the intelligent sensor chip.     

电容式压力传感器微电容测量集成电路的研制

采用开关电容技术的Boxcar(时域平均)积分原理设计,为测量电容式压力传感器的微电容的接口电路已提出。它由Boxcar积分器,锁存器,脉冲宽度调制器和控制信号电路组成。该接口电路,采用3μm P-阱CMOS双层多晶硅栅工艺研制,管芯面积为2.5mm×3.5mm.测试结果表明,接口电路具有较好的灵敏度,它能将硅集成电容式压力(加速度)传感器集成在同一芯片上,实现一体化。