基于pH-ISFET片上系统的研究

采用标准CMOS工艺实现了基于pH-ISFET微传感器与读出电路的单芯片集成,该芯片包括差分结构ISFET/REFET传感器、金属准参比电极、恒流源和前级读出电路.芯片采用商用0.35μm,4-金属和2-多晶硅标准CMOS工艺流片,整个芯片面积2mm×2.5mm,工作电压3.3V.在标准CMOS工艺代工的基础上,设计并实现了合理的后续工艺流程.微传感系统获得53.65mV/pH的灵敏度和很好的线性度.由此说明,把ISFET微传感阵列与集成电路集成在单个芯片上构建智能型片上系统(SOC)是完全可能的,应用前景良好.     

同时具有电压输出和频率输出的集成压阻压力传感器

研制出了一种同时具有“电压输出和频率输出的集成压阻压力传感器。利用标准双极集成电路工艺制成了具有尺寸3×3.8mm~2的传感器芯片。对于从0到750MMHg的压力范围,输出电压工作幅宽为1到4伏。电压输出的压力灵敏度为4mv/mmHg。非线性度小于满量程的0.4％。对于750MMHg的压力变化,输出频率灵敏度约为30KHg。输出为T~2L电平。在-20到110℃的温度范围内灵敏度的温度系数为0.06％/℃。     

基于AD538非线性补偿的氯气探测器

研制了一种基于实时模拟计算芯片AD538非线性补偿的氯气探测器,可在0～5×10-4检测范围内实现1～3 V的线性电压输出.在分析气体传感器灵敏度与气体浓度对应曲线关系基础上,计算出非线性校正函数,设计了R-V变换电路、非线性补偿电路调零电路及基准电压源电路.试验结果表明:此探测器的检测精度为±5%, 响应时间＜20 s.     

一种集成稳压电路的设计与研究

设计了一种采用CSMC 0.6um CMOS工艺的集成带隙基准电压源电路.仿真结果表明,在电源电压VDD为5V时,在的温度范围内,电路得到一个温度系数为37.3533ppm/℃,电源抑制比(PSRR)为43.98dB的带隙基准电压输出,性能较为理想.     

新型CMOS温度传感器的设计

文中设计的温度传感器芯片采用UMC 0.18μm 1P6M工艺,基于PTAT电流源的两个双极性晶体管的基极与发射结之间电压的温度特性,利用输出端处理电路进一步提高精度。针对增益不足采用偏置电路,针对相位失调采用米勒补偿结构,针对人体温度范围所需精度要求采用输出端缓冲再放大结构。芯片工作电压为1.8 V,电源抑制比为-82 dB,直流功耗72μW,可测范围-40～125℃,体温范围以内精度更高,输出电压步长2.65 mV/℃,输出精度为0.01℃。流片之后进行了系统测试,测试结果表明,输出电压与温度具有非常高的线性度,并且在体温范围内具有极高的精度。     

MEMS高温接触式电容压力传感器

本文介绍了一种用SOI硅片和硅-硅键合MEMS技术制作的高温接触式电容压力传感器，并给出了详细的工艺制作流程。在对测试装置、测试电路进行了详细地介绍和深入分析后，用此测试电路对制作的传感器器件进行了高温测试。测试结果表明，传感器在小于250kPa的室温条件下工作，传感器的灵敏度为0．54mV／kPa;而在400℃条件下工作，传感器的灵敏度为0．41mV／kPa，传感器的零点飘移为0．1mV／℃。可见这种微传感器可在低于450℃的条件下正常工作，且具有很大的线性工作范围、良好的稳定性和较高的灵敏度。     

氢离子敏场效应晶体管微机温度补偿技术的研究

本文介绍了氢离子敏场效应晶体管的温度特性,分析了敏感膜-溶液间的界面电势差及其温度系数,并采用线性近似法提出了反映溶液pH 值与输出电压、温度和器件常数之间关系的表达式。介绍了一种可以测量pH 值与温度的微机温度补偿系统。采用温度特性已知的标准缓冲液标定常数后,就可对待测液进行测量。标定与测量均可自动进行。研究表明该系统可以在pH 值很宽的范围进行补偿。在pH4.00、6.86与9.20标准缓冲液中,温度由5℃变至45℃过程中,温度造成的误差仅为未补偿时的1/40,相当于0.001PH/℃。     

一种电容式加速度传感器的温度补偿电路

在电容式加速度传感器系统中,与电容式加速度敏感头相连的外围电路普遍存在温度漂移的问题.利用差分运算放大电路作为传感器的温度补偿电路,并描述了其工作原理.实验结果表明,该温度补偿电路可有效抑制传感器外围电路的温度漂移,把-40～60 ℃温度范围内的温漂抑制在20 mV内,且对电容式加速度传感器的线性度也有明显的改善.该补偿电路结构简单、实用性强、调节方便,具有一定的生产应用价值.     

磁通门传感器接口ASIC设计(英文)

基于磁通门传感器的二次谐波选择法原理,采用0.6 μm,N-well标准模拟CMOS工艺,设计并实现了磁通门传感器专用集成电路接口(ASIC).这种集成磁通门接口电路能够减小传统分立元件接口电路的体积,降低系统能耗,满足航天、军事等领域的微型化、低功耗需求.在分析磁通门传感器结构和特点的基础上,完成了激励电路及检测电路的设计,芯片面积为2.0 mm×2.0 mm,并采用HSPICE对电路各部分功能及其指标进行验证.对与微型磁通门探头集成的电路系统进行了测试,结果表明,当测量范围为±90 μT时,灵敏度可达16.5 mV/μT;在5V电源电压下,其功耗为35 mW.     

硅杯型集成压力传感器的研制

本文介绍了用于测量微小压力或流速的硅杯型集成传感器。它将敏感元件与信号放大电路以及恒流供电电路都集成在同一芯片内,实现了硅杯型压力传感器的单片集成。该集成传感器有较小的体积和较高的灵敏度,可用于测量小区域内的压力及流速分布情况。     

Open-loop linear differential current sensor based on dual-mode Hall effect

This study proposes a novel double Hall linear differential sensor and investigates its output and temperature characteristics in detail. Finite element method is used to confirm the effectiveness of the proposed method. A practical, open-loop current sensor circuit is designed and constructed based on dual-mode Hall effect theory. Results show that the quiescent output voltage is significantly reduced, and that the signal amplitude is increased by 99.5%. Moreover, sensitivity is more than 40 mV/mT, linearity is 1.2% full scale, and the zero drift coefficient is 0.033 mV/°C. The differential output model can suppress common mode interference and zero drift. The sensor also exhibits temperature self-compensation and non-linear correction functions.     

Linearity of the energy scale of a detector based on a LaBr3(Ce) scintillator

The linearity of a LaBr₃(Ce) detector response in the energy range of 0.6–11.0 MeV has been investigated using various PMT voltage divider circuits. A tapered voltage divider circuit is proposed to reduce the nonlinearity.     

一种高性能BiCMOS带隙基准电压源设计

文章在对带隙基准基本原理与电路结构分析基础上,介绍了一种高精度、低功耗、高电源抑制比的BiCMOS带隙基准电压源电路。该电路的实现是基于0．6μm、5V的BiCMOS工艺。仿真结果表明,该基准电路稳定工作电源电压范围为1．9V～6．4V,在低频下的电源抑制比可达到-88dB,温度变化范围从-25℃至150℃时,温度系数为9．73×10^-6,输出电压误差为1．72mV。     

电容层析成像用新型电容／电压转换电路的研制

电容／电压转换电路是电容层析成像系统硬件核心部件。现有交流型转换电路均工作在单模式方式,即反馈平衡方式或者非反馈方式,且激励信号幅值固定,使得电路功能较为单一,不能灵活应用于各种传感器结构,各种成像速率要求的场合。本文提出并实现了电容层析成像和激励信号幅值可控双模式交流型电容／电压转换电路,该电路不仅克服了现有转换电路在应用中的不足,而且实验表明电路的线性度、分辨率、稳定性等性能指标均达到成像系统的要求。     

基于纳米晶软磁合金的转矩、转速和转角多功能传感器研究

为提高传感器的多功能性,对一种可同时测量转角、转速和转矩的非接触式传感器进行了研究。首先,论述了传感器的结构和基于纳米晶软磁合金压磁效应的测量原理,然后推导出传感器的输出数学模型与灵敏度表达式。最后,在25～100℃温度范围、0～450N·m转矩范围及500～3525r/min范围内进行试验,得出相对于25℃的零点温度漂移为0.002 03%/℃(满量程),满量程最大线性度、重复度及迟滞静态误差分别为0.81%、0.50%、0.85%,转速最大相对误差为0.70%。试验数据还显示,该传感器的测量灵敏度为1.26mV/N·m,精度达到1.0%,对于一般工程应用是可行的。     

磁致伸缩压力传感器设计及其输出特性

研究了铁镓合金(Galfenol)的磁致伸缩特性,提出一种基于Galfenol的新型磁致伸缩压力传感器,以实现机器人的触觉力精确感知。该传感器利用磁致伸缩逆效应将压力转换为电压信号,从而完成对压力的精确测量。设计、制作了磁致伸缩压力传感器,采用双永磁体回形磁路优化了压力传感器的磁场。对传感器进行了理论分析与实验研究,讨论了偏置条件、外压力等因素对输出电压峰值的影响。实验结果表明,在偏置磁场为4.8kA/m、施加的压力为2.5Hz、6N时,传感器的输出电压峰值达16mV,且输出电压峰值与压力呈较好的线性关系。研制的传感器具有结构简单、线性度好、反应速度快等特点,可以满足机器人触觉感知的需求,也可应用于其他领域的压力测量。     

调幅式电容位移传感器的峰值检波电路设计

针对调幅式电容位移传感器解调过程中由系统不确定相移导致的信号解调不准确问题,提出了一种基于改进的峰值保持电路的调幅式电容位移传感测量方法。首先,分析了调幅式电容位移传感器及其检测电路的工作原理,在研究调幅信号附加相移产生机理的基础上,提出了延迟反馈式峰值保持电路,用以去除附加相移对峰值解调的影响。然后,设计并制作了调幅式电容位移传感器,并对其各个性能指标进行了测试。最后,对实验结果和误差进行了分析。实验显示,提出的峰值保持电路的输出线性度优于0.05%,制作的传感器在0～25μm内数据测量稳定性优于10nm/30min,传感器测量偏差最大值为36nm。结果表明,采用延迟反馈型峰值保持电路有效地解决了系统不确定相移带来的峰值检波不准确的问题,所制作的电容传感器满足了高精度测量的要求。     

液压阀用位移传感器检测电路设计与分析

针对液压系统中阀芯位移需实时检测的设计要求,设计了一种基于分离元件的液压阀用位移传感器检测电路,并详细分析了正弦发生模块和解调模块的工作原理,然后将该电路与采用集成芯片AD698搭建的检测电路在线性度、滞环、输出电压的阶跃响应、正弦跟随特性以及稳定性方面进行了实验对比。实验表明,使用分离元件搭建的检测电路在动静态性能方面略差于采用集成芯片搭建的检测电路,但电路成本低,温度稳定性良好。     

基于单片机的温度检测系统硬件设计

阐述基于单片机温度检测系统的硬件组成及相关接口电路设计。系统采用温度传感器DS18B20进行数据采集,以AT89C52单片机做控制器来实现温度监测、显示、报警。该系统具有通用性较强、并且自动判断温度是否超标、用LCD显示界面友好、精度高。具备可自动报警、速度快、精度高、测温范围-55-+125℃,在-10-+85℃时精度为±0.5℃的特点。