用于MEMS红外传感器的集成低噪声CMOS接口电路设计

实现了一种应用于采集MEMS红外传感器微弱信号的低噪声CMOS接口电路.该电路应用了斩波技术(CHS),对斩波技术中抑制低频噪声的效率分析表明其可以有效降低低频噪声.利用苏州和舰科技(HJTC)的商用0.18 μm CMOS工艺流程制作的试样芯片.测试结果证实了此电路的工作原理.整个斩波放大系统的增益为84.9 dB,带宽160 Hz,等效输入噪声87 nV/rtHz.     

一种采用嵌套斩波技术的Σ-Δ调制器的设计

针对MEMS传感器输出电压小并且频率低的特点,本文设计了一种低噪声嵌套斩波Σ-Δ调制器。该调制器采用单环积分器级联前馈（CIFF）结构与嵌套斩波技术结合,降低了传感器接口电路的低频噪声,并减小了CMOS电路中斩波开关引入的残余失调电压。仿真结果表明,本文提出的嵌套调制器可以有效抑制低频噪声。采用嵌套斩波Σ-Δ调制设计,在100 Hz信号带宽内,调制器最高信噪比达到109dB,即17.8 bits的有效位数,满足了MEMS传感器低频微弱信号检测的要求。     

一种采用CDS电路的高精度温度传感器

采用相关双采(CDS)电路,设计了一种新颖的高精度温度传感器,该温度传感器可用于CMOS集成电路的过温检测。传感器的温度感应部分仅采用9个MOS管,其输出的包含温度信息的电流信号通过一个电容进行积分,随后采用CDS电路对积分信号进行消除kTC噪声和降低1/f噪声处理,并同时进行采样处理,得到与温度成正比的电压信号。该新型温度传感器与标准CMOS工艺兼容,且仿真结果表明其具有较高的性能。     

低噪声低功耗微电容读出电路的优化与设计

结合斩波稳定技术,通过电容匹配和多级优化的方法分别对用于MEMS微传感器的微电容读出电路的噪声性能和功耗进行了优化.基于优化分析采用两级斩波稳定电路结构,在CSMC 0.5 μm CMOS工艺下,用Cadence Spectre进行了仿真验证.结果表明能精确检测出aF(10-18F)量级的微电容,输出电压变化量与电容变化量呈线性关系,并且输出失调电压仅为38.9 μV,等效输入噪声电压为17 nV/Hz1/2.在5 V电源电压下功耗仅为2.5 mW,输出延时为6.29 μs.     

基于微生物传感器的恒电位仪电流积分电路的设计

为了隔离微生物传感器和读出电路,保证微电极信号的稳定,设计了一种恒电位仪电流积分电路.对电路中的CMOS差分运算放大器进行了噪声分析.在0.6 μm/Level 7 CMOS工艺条件下通过PSPICE 9.1进行模拟.仿真结果表明,采用恒电位仪电流积分电路使输入输出转换具有很好的线性关系.     

霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用

研究了霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用问题。介绍霍尔电流传感器的工作原理,并利用霍尔电流传感器设计了一种阀门测试电路。实验结果表明：霍尔电流传感器在阀门电流测试方面实用性强,与传统的方法相比,具有线性度好、测试精度高、隔离效果好等优点,简化了检测电路。     

一种无损电流检测电路设计

针对传统电阻串联检测大电流转换效率低,提出了基于RC并联电感无损电流检测技术,设计出一种新颖的电流检测电路,能够同时准确检测出电感电流的瞬时值和平均值,提高检测效率。电路主体由带修调的高精度低速电流检测、快速电流检测和反馈校准电路三部分组成。其中带修调的高精度低速电流检测电路检测电流的平均值,并通过反馈校准电路去校准快速电流检测电路,从而精确检测出电流的瞬时值。其中电流倒灌问题用负电流产生电路解决。电路采用TSMC 180 nm 1P3M GEN2工艺进行设计,通过Cadence软件进行仿真,仿真结果表明,此方法可以在保证检测出电感电流的前提下,同时得到电感电流的平均值和瞬时值。     

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.     

基于电流补偿的低电源噪声PWM振荡器设计

基于CSMC 0.18 μm工艺,介绍了一种应用于LED驱动芯片内部的PWM振荡器电路.采用双低压线性稳压器(LDO)结构,针对传统PWM振荡器高频振荡时因内部时延造成输出占空比偏差严重的问题,通过电流双向补偿技术,在保持电路振荡频率不变的情况下,消除了内部时延对输出占空比的影响;利用高PSRR带隙基准为电路提供基准电压,抑制电源噪声.仿真结果表明,该振荡器输出频率为200 Hz～20 MHz,在固定频率下占空比可从10％～90％连续变化,电源电压抑制比为110 dB.     

基于列共用多采样技术的ＣＭＯＳ图像传感器读出电路设计

针对CMOS图像传感器中相关多采样(correlated multiple sampling, CMS)技术在抑制噪声的同时使读出速度受影响的问题,设计了低噪声读出电路。读出电路采用列共用多采样技术,能够在不影响读出速度的情况下,抑制时域噪声和列固定模式噪声(Fixed Pattern Noise, FPN),改善CMOS图像传感器的成像质量。列共用多采样技术采用开关控制读出电路和像素的连接关系,以多列共用的读出电路对像素依次进行时序错开时间缩短的多次采样,完成所有像素量化的总时间保持不变。基于列共用多采样技术读出电路的降噪效果在110nm的CMOS工艺下进行了仿真和验证。随着采样数M从1到4变化,读出时间没有增长,瞬态噪声仿真得到整个读出链路的输入参考噪声从123.8μV降低到60.6μV;加入列FPN进行仿真,输入参考失调电压由138μV降低到69μV。