CMOS集成电容绝对压力传感器

CMOS集成电容绝对压力传感器是基于集成电路主流工艺集成的新型传感器,克服了传统传感器的缺点并利于批量生产,介绍了传感器的原理,结构及处理电路,并对微系统集成的概念及生产工艺进行了讨论,对传感器的应用前景及领域进行了展望与预测。     

应用于集成传感器的高精度接口芯片设计

针对集成传感器接口信号微弱,对低频噪声敏感的特性,设计了一种高精度低失调的传感器接口芯片。采用嵌套斩波运放可编程增益放大器结构,隔离放大传感器感测到的模拟信号。ADC采用增量三阶单环单比特量化sigma-del ta调制器,积分电路运用了相关双采样技术,有效抑制了传感器接口电路的低频噪声。芯片采用0.18μm CMOS双层多晶硅五层金属工艺实现,测试结果表明,增量sigma-delta ADC的SNDR达到了90.8 d B,有效位数达到14.79位。     

高分子湿度传感器的研制

通过对湿敏材料—聚酰亚胺（PI）的湿敏机理的分析，设计了高分子电容式湿度传感器的芯片结构，并对其制作工艺进行了详细讨论。在此基础上，对传感器变送电路进行了研究，设计了以双时基电路为主的信号处理电路，并最终制备出了输出电压随环境相对湿度线性变化的湿度传感器。对湿度传感器的湿敏特性的测试表明：在1．82％～91．04％RH范围内，带湿度处理电路的湿度传感器输出的信号与环境的相对湿度成线性变化，电路能对湿度电容输出电容量进行放大。     

高分子电容湿敏元件和湿度传感器

本文介绍了高分子电容湿敏元件和湿度传感器的结构、加工工艺、感湿机理、转换电路和主要性能。本课题经鉴定,其各项性能指标已达到先进水平,具有一定的参考价值。     

无源RFID的集成电容式传感器接口电路设计

针对射频识别技术(RFID)迅猛发展的需求,采用0.18μm CMOS工艺设计并制造了一种电容式传感器接口电路。该接口电路为全数字结构,能将传感器电容值转换到频域进行处理。它采用了一种新型的内部限幅的环形振荡器结构,比传统反相器结构振荡器降低了约30%功耗。后期测试结果显示,所设计的集成接口电路获得了良好的线性度和稳定性能,占用0.21 mm~2芯片面积,1 V电源电压下仅消耗0.92μW功率,尤其适合于无源RFID传感器标签设计中。     

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.     

新型微位移电感传感器设计

研制了一种新型高精度电感传感器。该传感器由高业民感测头和信号处理电路组成,电路用峰值采样和直接数字式输出接口取代传统的相频检波和模拟输出接口,降低了非线性度;同时采用稳频稳幅技术,进一步提高了该传感器电路的精度的稳定性。     

无芯片RFID湿度传感器

为实现物流包装的身份和受潮信息双重检测,设计了一种新型的低成本无芯片RFID湿度传感器,使用电耦合LC谐振器(ELC谐振器)作为湿度传感器监测目标环境相对湿度、U型环谐振器作为无芯片编码结构识别目标身份。通过射频仿真软件HFSS研究谐振器结构参数与谐振频率的关系,获得相应拟合公式,为结构参数设计提供理论依据,并在此基础上设计了8位编码结构;系统研究不同质量分数的聚乙烯醇(PVA)溶液对湿度传感器感湿灵敏度和感湿范围的影响,研制出8位无芯片RFID湿度传感器。根据散射参量提取法获得了U型环谐振器的有效电磁参数,表明其具有超材料属性。所研究的湿度传感器具有感湿灵敏度高、编码容量大、结构简单等优点,有望在智能包装领域得到应用。     

近似度加权平均插值的机器人精度补偿方法研究

为实现物流包装的身份和受潮信息双重检测,设计了一种新型的低成本无芯片RFID湿度传感器,使用电耦合LC谐振器(ELC谐振器)作为湿度传感器监测目标环境相对湿度、U型环谐振器作为无芯片编码结构识别目标身份。通过射频仿真软件HFSS研究谐振器结构参数与谐振频率的关系,获得相应拟合公式,为结构参数设计提供理论依据,并在此基础上设计了8位编码结构;系统研究不同质量分数的聚乙烯醇(PVA)溶液对湿度传感器感湿灵敏度和感湿范围的影响,研制出8位无芯片RFID湿度传感器。根据散射参量提取法获得了U型环谐振器的有效电磁参数,表明其具有超材料属性。所研究的湿度传感器具有感湿灵敏度高、编码容量大、结构简单等优点,有望在智能包装领域得到应用。     

新型可集成的湿度传感器设计与分析

电容性传感器存在难以集成、无法满足高精度测量等问题,文中提出了一种利用SiO_2感湿特性的SPR模型检测湿度的新方法,设计传感器能够弥补电容性湿度传感器的不足,通过SPR对介质折射率变化敏感特性,实现湿度传感。检测结果表明:发出波长为630 nm的P偏振光入射时,传感器的灵敏度高达0.026/%,这一结果对于发展新型微纳传感器提出了新的设想。研究结果为制备高灵敏度可集成湿度传感器提供了理论基础和应用数据。     

视频错帖检测系统及算法设计

为了克服现有光眼检测法和模拟视频检测法的不足,研制一种新的基于互补式金氧半导体工艺(Complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)的图像传感器智能错帖检测系统,其硬件将CMOS图像传感器、数字信号处理器(Digital signal processor,DSP)和可编程逻辑器件(Complex programmable logic device,CPLD)集成在一起,作为图像采集和处理的核心单元,另外还包括通用串行总线(Universal serial bus,USB)、串口和存储器等辅助电路。检测方法采用反向传播网络(Back propagation network,BP网络)和矩不变量建立错帖识别算法,内嵌在数字信号处理器中,算法适合于文字、图文和图形等多类书帖,检测精度更高。算法参数估计试验表明,相对旋转角在±7o范围内时,检测准确率约为98%。     

An integrated sensor for pressure, temperature, and relative humidity based on MEMS technology

This paper presents an integrated multifunctional sensor based on MEMS technology, which can be used or embedded in mobile devices for environmental monitoring. An absolute pressure sensor, a temperature sensor and a humidity sensor are integrated in one silicon chip of which the size is 5 mmX 5 mm. The pressure sensor uses a bulk-micromachined diaphragm structure with the piezoresistors. For temperature sensing, a silicon temperature sensor based on the spreading-resistance principle is designed and fabricated. The humidity sensor is a capacitive humidity sensor which has the polyimide film and interdigitated capacitance electrodes. The different piezoresistive orientation is used for the pressure and temperature sensor to avoid the interference between sensors. Each sensor shows good sensor characteristics except for the humidity sensor. However, the linearity and hysteresis of the humidity sensor can be improved by selecting the proper polymer materials and structures.     

基于CMOS图像传感器的高帧频相机的设计

随着大规模集成电路技术的发展,CMOS图像传感器日益受到重视,广泛应用于各种高速成像系统中。本文设计了一个基于MICRON公司的MT9M413图像传感器的高帧频相机,详细介绍了系统的整体结构及原理。系统具有体积小、结构紧凑、功能完善、性能稳定可靠、功耗低等优点。     

基于ARM的可编程控制器的硬件设计

介绍了基于ARM微控制器的可编程控制器（PLC）的硬件电路实现方法，给出了以IPC2214芯片为核心的硬件设计的原理框图，详细阐述了输入输出单元电路以及外围接口电路的设计。由于LPC2214芯片内部集成了多种功能，简化了PLC硬件结构。该可编程控制器具有配置简单，扩展方便，可靠性高的特点。     

基于ARM7的湿度控制系统的设计

本文设计了一种湿度远程控制系统,它基于SAMSUNG公司生产的高性价比的ARM7 TDMI系列微处理器S3C44B0X,辅以外围电路及各种类型的接口电路以完成本系统的任务。文章介绍了该系统的构成原理,实现流程,并重点介绍了PID自整定算法的原理和实现,给出了部分应用电路。此湿度控制系统应用于温室大棚、粮仓等对湿度要求较高的场所,实际应用表明,系统稳定、可靠。     

微型直流电机检测系统的设计与实现

随着现代汽车的不断发展,汽车上大量使用了微型直流电机来驱动天窗、控制风门。车用直流电机结构特殊．在实际应用中对带负载情况下的相电流、运转角度与反馈电压的线性度等问题具有严格要求。通过硬件电路的设计、软件代码的编写实现了直流电机综合性能测试系统,该系统结构简单、性能稳定,能够满足企业对微型直流电机自动化检测的需求。系统运用磁粉制动器、扭矩传感器来模拟负载的加载和检测,此方法能够应用到其他需要模拟负载的系统中,具有良好的推广应用价值。     

Transmission line based short pulse generation circuits in a 0.13 μm complementary metal-oxide-semiconductor technology

A few traditional pulse forming circuits are implemented and compared in a commercial 0.13 μm digital CMOS technology. Standard on-chip transmission lines are used as pulse forming lines (PFLs), while CMOS transistors are used as switches. The shortest output pulses of these circuits are analyzed and compared through Cadence Spectre simulations. All the CMOS circuits are fabricated in the commercial technology. Pulses of ～170 ps durations and 120-400 mV amplitudes are obtained when the power supply is tuned from 1.2 to 2 V. The results show that these traditional PFL based circuits can be implemented in standard CMOS technology for high power short pulse generations. Furthermore, the PFL circuits significantly extend the short pulse generation capabilities of CMOS technologies.     

片上集成MEMS射频滤波器

研究采用MEMS工艺技术制造可在硅集成电路片上集成的射频滤波器.MEMS工艺技术实现了高性能嵌入式螺管电感和金属-绝缘层-金属电容元件的集成制造.整个微加工制造工艺为低温工艺,可与CMOS集成电路工艺实现后端集成.基于此工艺,设计和实现了应用于5 GHz射频频段的微小化的片上集成滤波器,包括一种低通滤波器和一种带通滤波器.测试结果表明,5阶低通滤波器的 -1.5 dB 转折频率在5.3 GHz频率,从直流到5 GHz频率的插入损耗小于1.06 dB.实现的带通滤波器为两阶谐振耦合式,在中心频段5.3 GHz的最小插入损耗为4.3 dB,通带内的回波损耗大于13 dB.研究结果表明:该微加工技术适用于无源器件和滤波器电路的CMOS后端集成,适合高性能射频片上系统的应用.