一种大量程低误差CMOS温度传感器

温度传感器是将温度信号转换为电信号的元件。CMOS工艺制作的温度传感器具有面积小、成本低的优点,精度和工作温度范围是CMOS温度传感器最重要的两个指标。设计了一种工作温度范围为－45 ℃~125 ℃,测量精度为±1.5 ℃的温度传感器,主要包括温度传感电路和后端Σ-Δ ADC两部分,设计时采用了曲率校正、动态匹配等多重误差的校正方法。     

基于动态元件匹配的CMOS集成温度传感器设计

利用CMOS工艺下衬底型双极晶体管的温度特性,设计了一种精度较高的温度传感器.动态元件匹配的应用很好地解决了由于集成电路工艺误差引起的不匹配对温度传感器性能的影响.采用CSMC 0.5μm混合信号工艺仿真,结果显示,该温度传感器精度是0.15℃,线性度是0.15%.多个芯片实测结果表明:温度传感器精度小于0.6℃,线性度小于0.68%,功耗为587μW,芯片面积为225μm×95μm,输出为模拟电压信号,便于采集,为后端处理和应用提供方便.     

基于动态元件匹配的CMOS集成温度传感器设计

利用CMOS工艺下衬底型双极晶体管的温度特性,设计了一种精度较高的温度传感器.动态元件匹配的应用很好地解决了由于集成电路工艺误差引起的不匹配对温度传感器性能的影响.采用CSMC 0.5μm混合信号工艺仿真,结果显示,该温度传感器精度是0.15℃,线性度是0.15%.多个芯片实测结果表明:温度传感器精度小于0.6℃,线性度小于0.68%,功耗为587μW,芯片面积为225μm×95μm,输出为模拟电压信号,便于采集,为后端处理和应用提供方便.     

一种带斩波的双采样Σ-Δ调制器

设计了一种适用于过高磁场抗扰度的电容式隔离型全差分Σ-Δ调制器。它采用单环2阶1位量化的前馈积分器结构,运用斩波技术降低低频噪声和直流失调。与传统的全差分结构相比,该调制器的每级积分器均采用4个采样电容,在一个时钟周期内能实现两次采样与积分,所需的外部时钟频率仅为传统积分器的一半,降低了运放的压摆率及单位增益带宽的设计要求,实现了低功耗。基于CSMC 0.35 μm CMOS工艺,在5 V电源电压、10 MHz采样频率和256过采样率的条件下进行电路仿真。后仿真结果表明,调制器的SNDR为100.7 dB,THD为－104.9 dB,ENOB可达16.78位,总功耗仅为0.4 mA。     

基于FinFET器件结构的高精度温度传感器设计

随着标准CMOS工艺向二十纳米以下推进,平面CMOS晶体管开始向三维（3D）FinFET器件结构过渡,寄生三极管的电流增益β大幅下降,使以寄生PNP管作为温度传感器件的温度传感电路不再适用。本文基于标准CMOS工艺,以寄生垂直NPN管作为温度传感器件,给出了三维FinFET器件结构下的数字温度传感器设计。该数字温度传感器在-55℃至+125℃的温度范围内,电路仿真精度达±0.2℃,芯片测试精度达±0.3℃。     

窄带射频接收系统中带通∑-△调制器的设计

设计了一种适用于无线窄带射频接收系统的带通∑-△调制器，并将其成功集成于一个无线射频收发芯片之中。该调制器采用0．35μm CMOS工艺实现，采用斩波-稳零，动态元件匹配，以及正交采样等技术，提高系统的信噪比，并解决通道间失配的问题。模拟结果表明，该电路在30kHz带宽内，信噪比为83．4dB，而两个通道消耗的总电流仅为1mA。     

一种高精度低功耗温度传感器电路

基于脉冲宽度可调(PWM)信号调制技术,设计了一种温度传感器电路,并对电路整体性能进行了仿真。所设计的温度传感器电路利用带隙基准电路实现了温度采样功能,采用PWM信号调制技术,在一次测温周期中输出一定数量的脉冲信号。为了减小测温误差,电路中引入斩波技术,较低平均功耗(152μW)下将电路失调电压减小了两个数量级,提高了系统的测温精度;数据转换过程中,采用带有零极点优化技术的高阶多位量化sigma-delta信号处理技术,在低过采样率(16)条件下具有足够的信噪比(79.4 dB),功耗和精度取得了较好的折中。该电路功耗低、精度高,适于各类物联网(IoT)应用。     

一种高速高精度Σ-Δ调制器的设计

采用多位D/A转换器是Σ-Δ调制器实现高速高精度的主要手段,然而,多位D/A转换器引入非线性却是影响Σ-Δ调制器信噪比的主要因素.讨论了一种具有单位信号传递函数、动态元件匹配实现多位D/A 转换器并对其引入的非线性噪声压缩整形(NSDEM)的Σ-Δ调制器结构;在此结构上进行了Σ-Δ调制器的设计方法研究.行为仿真结果验证了该结构和设计方法的可行性.     

窄带射频接收系统中带通Σ-Δ调制器的设计

设计了一种适用于无线窄带射频接收系统的带通Σ-Δ调制器,并将其成功集成于一个无线射频收发芯片之中.该调制器采用0.35 μm CMOS工艺实现,采用斩波-稳零,动态元件匹配,以及正交采样等技术,提高系统的信噪比,并解决通道间失配的问题.模拟结果表明,该电路在30 kHz带宽内,信噪比为83.4 dB,而两个通道消耗的总电流仅为1 mA.     

用于单片集成热真空传感器的Σ-Δ调制器设计

设计了一款适用于集成热真空传感器的二阶1位Σ-Δ调制器.该调制器采用前馈通道抑制积分器的输出摆幅、降低谐波失真、提高动态范围.为了降低运算放大器的1/f噪声,积分器中引入相关双采样电路.利用Matlab/Simulink,分析运算放大器的非理想性对调制器性能的影响.调制器由全差分开关电容电路实现.仿真结果表明:在4 MHz采样频率和6.8 kHz信号输入频率、-3 dBFS幅值下,电路的最大信噪比为86.9 dB,分辨率可达14位.调制器的有效面积为0.67 mm2.3 V电源电压供电时,功耗为12 mW,各项性能指标均满足设计要求.     

一种面向无源RFID的新型高精度温度传感器

针对目前超低功耗温度传感器误差大的问题,运用由精确比例电流源偏置的寄生衬底PNP晶体管,采用0.18 μm混合信号工艺设计了一种可集成于无源RFID标签的新型高精度温度传感器。传感器核心电路产生与绝对温度成正比的电压信号,通过新型开关电容积分器进行放大,并由改进的12位超低功耗逐次逼近模数转换器完成数字量化。仿真结果表明,单次温度转换时间为4.25 ms;在1.8 V工作电压下,平均电流为17.5 μA;在－37 ℃~91 ℃范围内,温度误差为 －0.1 ℃~0.43 ℃。     

用于单片集成热真空传感器的Σ-Δ调制器设计北大核心

设计了一款适用于集成热真空传感器的二阶1位Σ-Δ调制器。该调制器采用前馈通道抑制积分器的输出摆幅、降低谐波失真、提高动态范围。为了降低运算放大器的1/f噪声,积分器中引入相关双采样电路。利用Matlab/Simulink,分析运算放大器的非理想性对调制器性能的影响。调制器由全差分开关电容电路实现。仿真结果表明:在4 MHz采样频率和6.8 kHz信号输入频率-3、dBFS幅值下,电路的最大信噪比为86.9 dB,分辨率可达14位。调制器的有效面积为0.67 mm2。3 V电源电压供电时,功耗为12 mW,各项性能指标均满足设计要求。     

基于混合型ADC的高精度温度传感器研制

介绍了一种基于0.18μm CMOS工艺的高精度数字式温度传感器电路。在感温前端模块,通过利用动态匹配技术与斩波技术,并采用混合型一阶sigma-delta/SAR型ADC,在降低功耗的同时实现更高的分辨率,提高温度传感器的采样精度。经过仿真及测试验证,提出的基于混合型ADC的高精度数字式温度传感器电路,提供16 bit温度结果,应用时无需校准即可在-25～55℃的温度范围内达到±0.1℃精度。通过使能控制,极大程度地减少自发热对测温精度的影响,在1.7～5.5 V的电压范围内,电流最大值仅为5μA。在达到高精度的同时,降低了成本与功耗。     

一种满摆幅输入的高精度Σ-Δ调制器设计

针对高精度 Σ-Δ 调制器因采用高阶或者级联结构而存在满摆幅输入条件下积分器容易过载以及电路复杂度较高的问题,利用Matlab设计了一种满摆幅输入的高精度 Σ-Δ 调制器。采用描述调制器时域模型的方法,使用代码自动综合出满足要求的调制器系数。该调制器电路采用Tower Jazz 0.18 μm CMOS工艺进行设计与仿真,结果表明,带宽内的信噪失真比达到105.5 dB,有效位数为17.2位,版图面积为0.4 mm2,在5 V电源电压下功耗为1.2 mW。该调制器可用于对任意输入信号幅度的低频微弱信号进行精确检测的传感器信号采集电路中。     

一种新型的集成电路片上CMOS温度传感器

介绍了一种可以用于片上温度监控的CMOS温度传感器,该传感器具有面积小、功耗低、精度高、易于实现等优点,可以比较容易地集成到芯片上实现温度监测功能.     

一种新型的集成电路片上CMOS温度传感器

介绍了一种可以用于片上温度监控的CMOS温度传感器,该传感器具有面积小、功耗低、精度高、易于实现等优点,可以比较容易地集成到芯片上实现温度监测功能.     

数字温度传感器的带隙基准电压源设计

为了实现温度传感器的数字化输出,设计出一种不随温度变化的带隙基准电压源电路。与传统带隙基准电压源相比较,该电路利用温度系数相反的物理量加权相加得到基准电压,同时在电路中利用斩波调制解调技术,消除运算放大器失调电压的影响。仿真结果表明,该电路的温度系数小于10ppm,电源调整率低,在频率为10KHz时,电源电压抑制比为-66.27d B左右,加入失调电压可以被斩波完全消除。     

一种斩波稳定低噪声Σ-Δ调制器设计

针对Σ-Δ调制器输入失调电压的需求,设计了一种新型低输入失调电压的Σ-Δ调制器。利用斩波稳定运算放大器和新颖的开关电容积分器,动态消除了直流失调电压以及低频噪声(主要包含1/f噪声),使得调制器的输入失调电压微乎其微。基于0.15 μm CMOS工艺,利用Hspice软件对电路进行仿真,同时采用Matlab和TCL对仿真结果进行分析。仿真结果表明,在电源电压为4.5~5.5 V、温度为-40 ℃~85 ℃、各种工艺角下,低频噪声抑制能力增加了15 dB,且当运算跨导放大器的失调电压为10 mV时,Σ-Δ调制器的输入失调电压由9.7 mV下降为0.4 mV。     

一种红外焦平面片上模数转换电路的设计

文章介绍了一种基于一阶Sigma-Delta（∑-△）过采样算法的红外焦平面片上模数转换电路的设计。片上模数转换电路是红外焦平面CMOS数字读出电路芯片的关键,需要综合考虑芯片的功耗、面积和速度要求来选择实现算法。文中首先回顾了红外焦平面片上模数转换电路的研究发展,然后阐述了一阶∑-△过采样ADC算法的原理,详细分析了实现算法的一种调制器电路结构和数字抽取滤波器结构,最后给出了一阶∑-△过采样ADC电路的仿真结果,显示精度10位,调制器模拟电路功耗约为15μw,并进行了误差分析。     

一种温度传感器的设计

基于TSMC0.18μm混合信号CMOS工艺,利用CMOS工艺衬底PNP三极管的发射区-基区PN结作为温度传感单元,构建了两个三极管串联的温度传感电路。通过三极管串联来减小失调电压的影响,通过折叠式共源共栅放大器来提高电路精度,通过增加负反馈电路来提高电路的稳定性。电路的仿真结果显示从-20℃到120℃,温度与VPTAT呈高度线性关系,电路的电源抑制比达到了140dB。