在-55~125℃范围内误差小于±0.3℃硅基温度传感器

提出了基于寄生参数自校正的高精度温度传感器,并给出了基于CSMC 0.5μm混合信号CMOS工艺的仿真结果.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,提出了易于开关-电容电路实现的寄生电阻校正方法,消除了基区电阻非线性对温度测量的影响,提高了测量精度.电路仿真结果显示,系统测温误差在-55℃～125℃范围内仅为±0.3℃.     

高温CMOS集成电路闩锁效应分析

本文详细地分析了LDD结构高温CMOS集成电路闩锁效应.文中提出了亚微米和深亚微米CMOS集成电路闩锁效应的模型.在该模型中,针对器件的尺寸和在芯片上分布情况,我们认为CMOS IC闩锁效应的维持电流有两种模式:大尺寸MOST的寄生双极晶体管是长基区,基区输运因子起主要作用;VLSI和ULSI中MOST的寄生双极晶体管是短基区,发射效率起主要作用.但是他们的维持电流都与温度是负指数幂关系.文章给出了这两种模式下的维持电流与温度关系,公式在25℃至300℃之间能与实验结果符合.     

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℃。     

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。     

具有寄生电阻消除功能的远端测温芯片

设计并流片实现了一款具有寄生电阻消除功能的远端测温芯片.分析了远端测温原理和寄生电阻对测温精度的影响,利用差分结构采集远端三极管产生的温度信号.采用一阶∑-△模数转换器(ADC)将温度信号进行量化,并使用寄生电阻消除技术降低寄生电阻对测温精度的影响.该芯片采用0.18 μm BCD工艺设计并流片,测试结果表明,当远端三极管在-40℃下,使用寄生电阻消除技术可以将1.5 k-Ω寄生电阻对测温精度的影响降低到0.5℃以内;远端三极管在-40～125℃温度范围内,消除寄生电阻影响后远端测温芯片的3σ误差小于±0.6℃.     

自校正型CMOS数字温度传感器

介绍了一种CMOS数字温度传感器的设计方法,并针对因工艺偏差所导致一致性差、成品率低的问题提出一种新型自校正技术.利用自校正技术可以有效抑制温度传感器核心模块的基准电压随工艺波动而变化,改善芯片之间的一致性.文中设置不同的工艺角对基准电压源进行仿真,通过对比开启与关闭自校正模块状态下基准电压的最大偏差,验证了自校正技术的有效性.本设计采用CSMCB5212 0.5 μm CMOS工艺实现,提供SPI数字接口,输出10-bit温度值.实际测试结果表明该温度传感器在-35℃~105℃温度范围内温度精度±1℃,整体功耗小于0.6mW.     

一种新型高精度曲率补偿CMOS带隙基准源

本文提出了一种兼容标准CMOS工艺的高阶曲率补偿带隙基准源。通过利用电压电流转换器和基区-发射区间PN结的电压电流特性,获得正比于VTln(T)的补偿量,从而实现基准源高阶温度补偿。基于CSMC 0.5-μm CMOS工艺进行流片验证,实验结果表明该基准在3.6V电源电压下可以达到3.9 ppm/℃的温度系数,高达72 dB的电源抑制比,并且优于0.304mV/V的线性调整率。电路最大仅消耗42 μA供电电流。     

采用二次曲线校正的CMOS带隙基准

利用MOS管饱和电流对于"过驱动电压"的平方关系,提出一种新颖的电压差平方电路,产生相对于温度差的二次项补偿量,对典型的CMOS带隙基准进行曲率校正,获得更小的温度系数.基于某标准0.5 μm CMOS工艺,在-40～120℃范围内,该方法将传统带隙基准的温度系数从21.4×10-6/℃减小到4.5×10-6/℃,电路的输入电压可以低至1.8 V,工作电流12 μA,输出基准电压可在0～1.2 V之间任意设置.该方法可在任何CMOS工艺或BiCMOS工艺中实现,具有很强的通用性.     

一种基于横向PNP管的低失调CMOS带隙基准源

基于横向寄生PNP管,提出了一种新颖结构的低失调CMOS带隙基准源。该带隙能够降低运放失调电压和镜像电流对基准电压的影响,提高带隙抗工艺失调的能力。仿真结果表明,基准电压为1.228 0V,在-40℃~125℃,典型偏差小于2.7mV,温度系数为13.9ppm/℃。该带隙具有较好的工艺稳定性,在各工艺角情况下,失调电压小于±25.3mV,比传统带隙相对精度提高了3.3倍。最后,基于0.35μm CMOS工艺实现了该电压基准源。     

一种高精度电流型CMOS带隙基准电压源设计

基于CSMC 0.5μm标准CMOS工艺,设计了一种高精度电流型CMOS带隙基准电压源。仿真结果表明,温度在-40℃~125℃范围内,基准输出电压的温度系数为1.3×10-5/℃;电源电压在3.3~5 V之间变化时,基准输出电压变化为0.076 mV,电源抑制比PSRR为-89 dB。同时,该电路包含修调电路,可在不同工艺角下进行校正,具有温度系数低、电源抑制比高、精度高等特点。     

一种低功耗低温度系数基准电压源的设计

基于0.35μm CMOS工艺,设计一种不带电阻的低功耗基准电压源,该基准源工作电压范围1.2 V~3.6 V.在3.6 V和室温时测量最大的电源电流为130 nA.在-20℃~100℃温度范围内,该基准电压温度系数为7.5×10-6/℃.在1.2 V~3.6 V电源电压范围内,线灵敏度为40×10-6/V,且在100 Hz时电源抑制比为-50 dB.该基准电压源适合在一些例如移动设备、植入式医疗设备和智能传感器网络等节能集成电路上应用.     

一个适用于RFIC设计的RF MOSFET源漏电阻可缩放模型

提出了一个可用于0.18 μm CMOS工艺RF-MOSFET的源漏电阻的可缩放模型.采用了一种直接基于S参数测量的方法来准确提取端口的寄生电阻,该模型充分考虑了各种版图尺寸,如沟道长度,沟道宽度和栅极指头数目等参数的可缩放性.此后,该模型通过不同尺寸的共源连接RF MOSFET的测量和仿真的直流、小信号S参数特性比对,曲线达到了较好的吻合,表明我们的模型是精确而且有效的.     

BiCMOS工艺中纵向晶体管β和广义SPC

采用 SPC获得影响 Bi CMOS工艺中纵向晶体管电流放大系数 β值波动的因素仅和基区方块电阻相关。进一步采用 SUPREM3工艺模拟得到影响 β波动的重要因素是扩散炉温度。试验结果定量证明温度的影响 ,由此说明批量生产时测试基区方块电阻而无需测试结深就能预测其 β值。最后建议采用广义的 SPC使 β值受控达到设计规范     

具有负反馈的分段曲率校正CMOS带隙基准源

提出了一种新型带有负反馈的分段曲率校正带隙电压基准源,该基准源的主要特色是利用温度相关的电阻比技术获得一个分段曲率校正电流,校正了一阶带隙基准源的非线性温度特性.该分段线性电流产生电路还形成了一个负反馈,以改善带隙基准源的电源抑制和线性调整率.测试结果表明:在2.6V电源电压下,该基准源在没有采用校正的条件下,在-50～125℃温度范围内实现了最大21.2ppm/℃温度系数,电源抑制比为-60dB.在2.6～5.6V电源电压下的线性调整率为0.8mV/V.采用中芯国际(SMIC)0.35μm5Vn阱数字CMOS工艺成功实现,有效芯片面积0.04mm2,其总功耗为0.18mW.该基准源应用于3,5V兼容的光纤接收跨阻放大器.     

一种工艺和温度自校正的环形振荡器

提出了一种具有工艺和温度自校正功能的环形振荡器。相较于传统的环形振荡器,该环形振荡器增加了温度校正模块和工艺校正模块。当工艺角变化为ss→tt→ff,工艺校正模块会相应地调整延迟单元的供电电压,校正由工艺角引起的振荡频率变化。当温度在-40 ℃～125 ℃范围内变化时,温度校正模块为延迟单元提供一个与温度无关的电流,以稳定振荡频率。该环形振荡器采用GF 0.18 μm CMOS工艺进行设计,版图面积为(745×595)μm²。后仿真结果表明,当工艺角变化为ss→tt→ff,振荡频率的最大变化范围为1.27 MHz;当温度变化为-40 ℃～125 ℃,振荡频率的最大变化范围为0.199 MHz。     

具有负反馈的分段曲率校正CMOS带隙基准源

提出了一种新型带有负反馈的分段曲率校正带隙电压基准源,该基准源的主要特色是利用温度相关的电阻比技术获得一个分段曲率校正电流,校正了一阶带隙基准源的非线性温度特性. 该分段线性电流产生电路还形成了一个负反馈,以改善带隙基准源的电源抑制和线性调整率. 测试结果表明：在2.6V电源电压下,该基准源在没有采用校正的条件下,在-50~125℃温度范围内实现了最大21.2ppm/℃温度系数,电源抑制比为-60dB. 在2.6~5.6V电源电压下的线性调整率为0.8mV/V. 采用中芯国际（SMIC) 0.35μm 5V n阱数字CMOS工艺成功实现,有效芯片面积0.04mm2,其总功耗为0.18mW. 该基准源应用于3, 5V兼容的光纤接收跨阻放大器.     

温度补偿晶体管的结构设计

本文给出了条状非对称基区温度补偿晶体管的纵向参数、版图设计、确定基区电阻比的关系式以及这种结构的温度补偿晶体管基区电阻计算公式.实验结果表明,本文给出的条状结构非对称基区温度补偿晶体管基区电阻比的函数关系式所确定的η有最佳的温度补偿效果.     

A Novel High Output Resistance Current Source Based on Negative Resistance

给出一种利用等效负电阻实现阻抗增加的方法.利用该方法,文中所提出的电流源可在不增加电源电压的前提下显著提高其输出阻抗.基于0.6μm的CMOS工艺模型,仿真所得电流源的输出阻抗可达109Ω,同时,该电流源频带宽度为1.04GHz,在-40～145℃之间,电流源的温度系数只有10.6ppm/℃.     

5×10-6/℃的带隙基准电压源设计

在传统一级温度补偿带隙基准电路的基础上,对电路进行了改进,实现二级温度补偿,该电路可以在-40～115℃范围内,达到平均低于5×10-6/℃的温度系数.整个电路采用Chartered 0.35μm CMOS工艺实现,使用Hspice仿真器进行仿真.仿真结果证明此基准电压源具有很低的温度系数.     

采用电阻补偿的高PSRR基准电压源设计

与传统的带隙基准电路完全使用p-n结达到高次温度补偿不同,提出利用标准CMOS工艺下不同电阻的不同温度系数,实现温度的高次补偿,大大减小了电路的复杂性和功耗.同时,通过增加电源电压耦合电路,提高电源抑制比,并在输出级利用低压差电压DC转换电路,实现电压转换,提供可调的多种参考电压.该电路采用Chartered 0.35 μm CMOS 工艺实现,采用3.3 V电源电压,在-40～100 ℃范围内,达到低于6 ppm/℃的温度系数,在1 kHz和27 ℃下,电源抑制比达到82 dB.