基于180nm COMS工艺的低功耗温度传感器电路设计

为降低温度传感器的功耗,提出一种结构简单的片上温度-频率转换器电路。该转换器能够根据与绝对温度成比例（proportional to absolute temperature, PTAT）的电流检测出温度,利用源极耦合多谐振荡器电路,将温度等效PTAT电流转换成频率。提出的电路采用标准180nm CMOS技术设计,面积约为0.061 mm2。通过多次实际测量,结果显示：当电源电压为0.8 V ±10%时,该温度传感器能够在?43 °C~+85 °C的温度范围内良好工作,并且经过单点校正之后,最大温度误差小于±1 °C。当电源电压为0.8 V时,+85 °C条件下的平均功率损耗仅为500 nW。     

一个150-nA，13.4-ppm/°C的开关电容型CMOS亚带隙基准电压源

本文利用Chartered 0.35-µm 3.3-V/5-V双栅混合信号CMOS工艺设计了一个纳瓦级开关电容型CMOS亚带隙基准电压源。本电路产生一个精准的1-V亚带隙基准电压。其输出电压在-20 °C至80 °C之间的温度系数为13.4 ppm/°C。本电路的最低工作电压为1.3 V,且在室温下的平均偏置电流为150 nA。输出电压的线性调整率为0.27%/V。输出电压在100 Hz和1 MHz下的电源抑制比分别为-39 dB和-51 dB。芯片的面积为0.2 mm2。     

一种高精度能隙基准电压电路

在分析了几种基准电压源的基础上 ,设计并实现了一种高精度用于高速串行通信接口的 CMOS能隙基准电压电路。电路采用了两级高增益运放的优化结构 ,基于 TSMC公司的 CMOS 0 .2 5μm混合信号模型的仿真结果表明电路输出电压在 -5 0～ 70°C的温度内波动范围为 0 .0 5 7%。芯片流片测试结果发现基准电压电路在输入电压为 2 .5 V的条件下 ,工作在 -5 0～ 70°C的温度范围内 ,输出电压变化范围为 1 .2 3 3 7～ 1 .2 3 5 6V,输出电压变化率为 0 .1 5 4% ,与仿真结果之间的平均偏差为 0 .0 1 6%。能隙基准电压电路的版图面积为 1 5 8μm× 1 64μm。     

一种新型CMOS电流模带隙基准源的设计

设计了一种新型电流模带隙基准源电路和一个3bit的微调电路。该带隙基准源可以输出可调的基准电压和基准电流,避免了在应用中使用运算放大器进行基准电压放大和利用外接高精度电阻产生基准电流的缺点,同时该结构克服了传统电流模带隙基准源的系统失调、输出电压的下限限制以及电源抑制比低等问题。该带隙基准源采用0.5μm CMOS混合信号工艺进行实现,有效面积450μm×480μm;测试结果表明在3 V电源电压下消耗1.5mW功耗,电源抑制比在1 kHz下为72dB,当温度从-40～85°C变化时,基准电压的有效温度系数为30×10-6V/°C。该带隙基准电路成功应用在一款高速高分辨率模数转换器电路中。     

一种使用|VGS|和ΔVBE的CMOS电压基准的曲率补偿方法

本文为CMOS电压基准源提出一种新型的混合曲率补偿方法。该方法使用了曲率互补的两种亚基准。第一种亚基准是工作于饱和区的PMOS晶体管的源栅电压|V_GS|_p,另一种亚基准是由工作于亚阈值区的NMOS晶体管的栅源电压|V_GS|_n 以及两个三极管的基级-发射极电压之差ΔV_BE组成。由该方法生成的电压基准源温漂系数低、占用面积小。该方法经0.18 um CMOS工艺验证。测试结果显示,从-40°C 到 120°C,未经校正的基准源温漂系数低至12.7 ppm/°C,而仿真结果则低至2.9 ppm/°C;室温下该电路消耗50 uA的电流;电源抑制比是-31.2 dB@100kHz ;芯片面积为0.045mm₂。     

指数型温度补偿BiCMOS带隙基准电压源设计

利用双极型管电流增益的温度特性,采用UMC0.6μm BiCMOS工艺设计了一款指数型温度补偿BiCMOS带隙基准电压源。测试结果表明:温度在10°C～100°C之间变化,带隙基准电压随温度变化最大偏移为2.5mV;电源电压在2.5～5.0V之间变化,带隙基准电压随电源电压直流变化最大偏移为0.95mV。该带隙基准电压具有较高的温度稳定性和电压稳定性。     

面向RFID标签的COMS低功耗温度传感器设计

为了最大限度地提高无线射频识别（RFID）标签的操作距离,提出了一种集成于RFID标签芯片的超低功耗高精度CMOS温度传感器。传统的温度传感器主要采用带隙电路和ADC,而此类设计会消耗大量能量导致传感器功耗较高。提出传感器电路由新型数字环形振荡器,分频器,多路复用器和10位的数字计数器组成,温度转换成数字输出是在一个采样周期期间通获得过计数振荡器的时钟边缘数量得以实现。并且为了将温度灵敏度和动态范围最大化,使用的电源电压为0.3 v。振荡器的频率可以通过电容器组和堆叠晶体管进行数字修正。由于运用了阈值电压的温度依赖关系和MOS晶体管的载流子迁移率,因此与传统温度传感器相比,提出传感器的实现更加简单。通过0.18μm CMOS测试芯片获得的测量数据表明,提出的温度传感器分辨率为0.4°C/LSB,10位数字输出,校准后的可测量温度范围从-20°C到 95°C。采样频率为10Hz时,提出的传感器的功耗仅为92nW。     

一种新型低功耗电流模式CMOS带隙基准设计

为了降低传统带隙基准源的功耗和面积,提出了一种新型基于电流模式高阶曲率修正的带隙基准电压源电路。通过改进的电流模式曲率校正方法实现高阶温度补偿,并且通过集电极电流差生成绝对温度成正比（PTAT）电流,而不是发射极面积差,因此所需电阻以及双极型晶体管（BJT）数量更少。采用标准0.35μm CMOS技术对提出电路进行了具体实现。测量结果显示,温度在-40～130°C之间时,电路温度系数为6.85 ppm/°C,且能产生508.5mV的基准电压。该带隙基准可在电源电压降至1.8 V的情况下工作,在100Hz时,测量所得的电路电源抑制为-65.2dB。在0.1-10 Hz频率范围内,噪声电压均方根输出为3.75 μV。相比其他类似电路,当供电电源为3.3V时,提出电路的整体静态电流消耗仅为9.8μA,面积仅为0.09 mm2。     

CMOS工艺下的温度检测电路的设计

介绍一种在CMOS工艺条件下,温度检测电路的实现方案,对温度检测的原理进行了深入分析,通过具体的电路设计验证了实现方案的可行性。电路在HHNECCZ6H工艺上流片。测试结果表明电路性能稳定可靠,提出的方案切实可行。电路可在-50°C到100°C范围内测温,精度可达正负3°C。     

一种低压新型曲率补偿基准电压源设计

基于Chrt0.35 μmCMOS工艺,设计了一种基于亚阈值工作区的一阶温度补偿和I²_PTAT电路组成的带隙基准电压源。芯片测试结果表明,电路在1.2 V电源电压下便可工作;在温度-20~120 ℃范围内,基准电压源平均温度系数＜2×10^-6/℃。该带隙基准源具有良好的可应用于高精度模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和系统集成芯片(SOC)中。     

基于双极载流子导电的新型恒流器件

提出了一种基于双极载流子导电、具有低开启电压VK和高反向击穿电压BVR的恒流器件,并进行了初步的试验验证。利用Tsuprem4和Medici仿真工具对器件的恒定电流IS、开启电压VK、正向击穿电压BVF和反向击穿电压BVR等电学参数进行了仿真,优化了外延层电阻率ρepi、外延层厚度Tepi、JFET注入剂量DJFET、P-well注入窗口间距WJFET等参数。试验结果显示,该器件工作于正向时,开启电压VK约为1.6 V,恒定电流IS约为31 mA,正向击穿电压BVF为55 V;该器件工作在反向时,反向击穿电压BVR约为200 V。     

CMOS bandgap voltage reference circuit for supply voltages down to 0.6 V

A CMOS bandgap voltage reference (BVR) circuit is proposed that operates at power supply voltages down to 0.6 V. The BVR is designed in a commercially available 0.13 /spl mu/m digital CMOS technology. No analogue process options are required.     

一种高精度CMOS带隙基准电路的设计

采用ASMC0.35μm CMOS工艺设计了低功耗、高电源抑制比(PSRR)、低温漂、输出1V的带隙基准源电路。该设计中,偏置电压采用级联自偏置结构,运放的输出作为驱动的同时也作为自身电流源的驱动,实现了与绝对温度成正比(PTAT)温度补偿。通过对其进行仿真验证,当温度在-40～125℃和电源电压在1.6～5V时,输出基准电压具有3.68×10-6/℃的温度系数,Vref摆动小于0.094mV;在低频时具有-114.6dB的PSRR,其中在1kHz时为-109.3dB,在10kHz时为-90.72dB。     

High-precision curvature-compensated CMOS band-gap voltage and current references

Precise CMOS band-gap voltage and current references which uses the difference of MOS source-gate voltages to perform efficient curvature compensation are proposed and analyzed. Applying the developed design strategies, band-gap voltage references (BVR) with a temperature drift below 10 ppm/°C and a power-supply drift below 10 ppm/V can be realized. For band-gap current references, both drifts can be under 15 ppm. Experimental BVR chip shows an average drift of 5.5 ppm/°C from -60°C to 150°C and 25 V/V for supply voltages from 5 to 15 V at 25°C. Due to the use of the novel curvature-compensation technique, the circuit structure of the proposed references is simple and both chip area and power consumption are small.This research was supported by the National Science Council, ROC under contract NSC79-0404-E009-30.     

多晶硅压力传感器的研制

<正> 一、引言 多晶硅作为一种压阻材料,可以通过化学汽相淀积工艺淀积在陶瓷,玻璃,SiO_2,Si_3N4等绝缘材料上,从而制造出一种SOI结构的压力传感器,选种特性为高温压力传感器和更为灵敏的触敏传感器提供可靠的工艺基础。 多晶硅压力传感器避免了扩散型压力传感器的pn结漏电问题,展宽了器件的工作温度范围,高温可达200℃。同时多晶硅电阻的温度系数随掺杂浓度可调,在一定掺杂水平可制造     

Sub 1 V CMOS bandgap reference design techniques: a survey

This paper presents a review of constraints, limitation factors and challenges to implement sub 1 V CMOS bandgap voltage reference (BVR) circuits in today’s and future submicron technology. Moreover, we provide insight analysis of BVR circuit architectures a designer can relay upon when building CMOS voltage reference.     

低温漂高PSRR新型带隙基准电压源的研制

利用带隙电压基准的基本原理,结合自偏置共源共栅电流镜以及适当的启动电路,设计了一种新型基准电压源。获得了一个低温度系数、高电源抑制比的电压基准。通过对输出端添加运算放大器,把带隙基准电路产生的1.2 V电压提高到3.5 V,提高了芯片性能。用Cadence软件和CSMC的0.5μm CMOS工艺进行了仿真,结果表明,当温度在-20～+120℃,温度系数为9.3×10-6/℃,直流时的电源抑制比为-82 dB。该基准电压源能够满足开关电源管理芯片的使用要求,并取得了较好的效果。     

一种改进型BiCMOS带隙基准源的仿真设计

依据带隙基准原理,设计了一种基于90 nm BiCMOS工艺的改进型带隙基准源电路.该电路设置运算跨导放大器以实现低压工作,用共源-共栅MOS管提高电路的电源抑制比,并加设了新颖的启动电路.HSPICE仿真结果表明,在低于1.1 V的电源电压下,所设计的电路能稳定地工作,输出稳定的基准电压约为610 mV;在电源电压V_(DD)为1.2 v、温度27℃、频率为10 kHz以下时,电源噪声抑制比约为-45 dB;当温度为-40～120℃时,电路的温度系数约为11 × 10~(-6)℃,因此该基准源具有低工作电压、高电源抑制比、低温度系数等性能优势.     

改进结构的低压低功耗CMOS带隙基准源

提出了一种低电压、低功耗、中等精度的带隙基准源,针对电阻分流结构带隙基准源在低电源电压下应用的不足作出了一定的改进,整体电路结构简单且便于调整,同时尽可能地减少了功耗.该电路采用UMC 0.18 μm Mixed Mode 1.8 V CMOS工艺实现.测试结果表明,电路在1 V电源电压下,在-20～30℃的温度范围内,基准电压的温度系数为20×10-6/℃,低频时的电源电压抑制比为-54 dB,1 V电源电压下电路总功耗仅为3μW.     

低于1×10-6/℃的低压CMOS带隙基准电流源

提出了一种新颖的CMOS带隙基准电流源的二阶曲率补偿技术,通过增加一个运算跨导放大器(OTA),使带隙基准参考电路的电流特性与理论分析相符合,实现低温度系数(TC)的参考电流。该电路采用SMIC0.13μm标准CMOS工艺,可在1.2 V的电源电压下工作,有效面积为0.045 mm2。仿真结果表明,在-40～85℃温度范围内参考电流的温度系数为0.5×10-6/℃;当电源电压为1.1 V时,电路依然可以正常工作,电源电压调整率为1 mV/V。