集成温度传感器的超高频无源电子标签芯片设计

提出了实现具有温度传感功能的RFID无源标签芯片电路设计思路,针对900MHz超高频EPC Class0协议,采用多电压设计思想提出电子标签结构及参考电路,包括射频前端接收电路、数字逻辑控制部分、温度传感及量化、存储器四部分.采用Chartered0.35μm CMOS工艺库仿真.芯片工作电流15.4μA(不包括存储器),温度量化采用一个低功耗8位逐次逼近模数转化器实现,输出温度量化误差在-10~120℃范围内为±2℃.     

一种片上集成的温度传感器设计

本设计在FinFET器件结构的标准CMOS工艺下进行,实现一种集成在片上系统内部的温度传感器。为解决寄生PNP管电流增益过小对基射电压的影响,温度传感电路基于寄生垂直NPN三极管进行设计,以动态元件匹配、斩波等技术减少电路失调,模数转换采用相关双采样技术的单环二阶单比特量化的电容型Σ△调制器结构,以提高对系统噪声的抑制能力。该温度传感器集成在片上系统内部,实现对片上系统温度的监控。电路仿真及芯片测试结果表明,该温度传感器在-55℃至+125℃的温度范围内,电路仿真精度为±0.15℃,芯片测试精度为±1.5℃。     

一种新颖的过热保护电路的设计

提出了一种新颖的过热保护电路--热调节电路,该电路将芯片耗散功率产生的温度变化置于一个闭环控制系统中,形成温度负反馈,实现芯片在需要过热保护时的恒温控制,保证芯片在无过热危险前提下的输出功率最大化.芯片采用SMIC 0.13μm CMOS Logic工艺模型,测试结果表明,热调节电路在出现过热情况时可使芯片内部温度恒定在105℃.     

一种电流型温度传感芯片设计

设计并实现了一种电流型温度传感芯片。分析了测温原理和厄利效应对测温精度的影响,提出了一种集电极-发射极电压补偿电路,利用一组电流镜和匹配电阻将输出电流和温度之间的传递函数线性化,提高了芯片的线性度和测温精度。设计了反向偏置保护电路,增大芯片可承受的反向电压。芯片采用40 V互补双极工艺设计并流片。测试结果表明,芯片在-55～150 ℃温度区间内的非线性误差为±0.2 ℃,测温精度小于±0.3 ℃。     

阵列式CMOS细胞电信号传感芯片

介绍了一种采用0.6μm标准CMOS工艺实现的阵列式细胞电生理信号传感芯片。该芯片集成了6×6单元有源传感阵列、模拟多路选择器、输出缓冲器、参考源和数字控制电路,实现了传感电路和后端信号处理电路的单片化集成。传感单元面积为60μm×60μm,包含15μm×15μm的传感电极和有源预处理电路,线性放大幅值范围100μV～25mV的微小信号,电压增益为40dB。同时单元电路采用相关二次采样工作模式,采样信号可经后续差分电路除去固定模式噪声,提高传感器的精度。在标准CMOS工艺基础上,应用lift-off工艺对电极进行后续加工,提高其生物测量适应性。并通过封装技术的改进,使芯片适合在电解液环境下工作。在溶液中的模拟生物电学测试验证了芯片的功能。     

一种用于消化道酸碱度监测的传感器接口芯片

介绍了一款用于消化道酸碱度监测的专用接口集成电路芯片。该电路包含了信号放大电路、模数转化电路等,可以同时测量温度信号。芯片采用0.18 μm CMOS工艺实现,芯片大小仅为0.6 mm×0.4 mm,配合酸碱度传感电极和无线收发模块可制成消化道无线监测智能胶囊。对该芯片进行测试,结果显示,电路工作状态良好,可精确地采集信号,酸碱度检测的精度可以达到±0.1 pH,温度检测精度可达±0.2 ℃。     

基于0.18μm 标准CMOS工艺的嵌入双精度温度传感器的无源超高频RFID标签芯片

文章提出了一种符合EPC Gen-2协议嵌入双精度温度传感器的无源超高频RFID电子标签芯片。设计了一种采用双精度工作模式的新型温度传感器,它能够在满足传感器精度要求的条件下缩短传感时间和降低标签芯片的功耗。标签芯片集成了一个全MOS管构成的射频整流器和一个单多晶硅栅标准CMOS的非易失性存储器。采用0.18μm标准CMOS工艺集成实现了无源超高频RFID电子标签芯片。芯片面积为1mm2,片上非易失性存储器容量为192bit。芯片被压焊到PCB天线上实现了一个完整的标签。当温度传感器关闭/启动时,电子标签的灵敏度为-10.7dBm/-8.4dBm。电子标签达到的最大读/传感距离为4m/3.1m @2W EIRP。在5℃至15℃（-30℃至50℃）的温度范围内,传感器的误差为-0.6℃/0.5℃(-1.0℃/1.2℃)。在高（低）精度模式下,温度传感器的精度为0.01℃(0.18℃)。     

相变存储器驱动电路的设计与实现

介绍了一种新型的相变存储器驱动电路的基本原理,设计了一种依靠电流驱动的驱动电路,整体电路由带隙基准电压源电路、偏置电流产生电路、电流镜电路及控制电路组成.该结构用于16Kb以及1 Mb容量的相变存储器芯片的设计,并采用中芯国际集成电路制造(上海)有限公司的0.18μm标准CMOS工艺实现.该驱动电路通过Hspice仿真,表明带隙基准电压、偏置电流均具有较高的精度,取得了良好的仿真结果,在16 Kb相变存储器芯片测试中,进一步验证了以上仿真结果.     

一种实用化的数字体温测量算法及其ASIC实现

传统电子体温计芯片采用大量复杂模拟模块,功耗和成本都较高.文章提出了一种适合电子体温计芯片采用的温度测量算法,基于上华(CSMC)1.0μm MGLVCMOS标准工艺,设计出实用化的数字体温测量电路,并绘制了整个电路的版图.利用Spectre、Verilog_XL及Matlab对系统电路进行仿真测试,结果显示所设计的数字体温测量电路在+32.0℃～+42.0℃(+90.0°F ～+108.0°F)的温度范围内可以实现摄氏和华氏两种模式的测量,具有0.1℃(0.2°F)的精度,1.5V电源电压下系统平均电流仅为100μA,整个电路呈现低功耗和高集成度的特点.     

一种用于TCOCXO的数据修调电路

采用VIS 0.15 pm BCD工艺设计了一款应用于温度补偿恒温晶体振荡器(TCOCXO)专用集成电路(ASIC)的数据修调电路.该数据修调电路由逻辑控制电路和一种电可擦可编程只读存储器(EEPROM)构成,主要功能是完成TCOCXO ASIC中温度补偿的控制及实现芯片的多模式工作.与通过模拟函数发生器实现的补偿方式相比,使用该数据修调电路实现的温度补偿方法可以实现更高的补偿精度和更小的芯片面积.通过该电路对TCOCXO ASIC进行调试与配置,搭载该ASIC的晶体振荡器在温度为-40～85℃时频率-温度稳定度可达±5×10-9.TCOCXO ASIC的测试结果表明,这种修调方法在减小芯片面积的同时可以实现更高精度的频率-温度补偿.     

开关式低压CMOS温度传感器的设计与实现

介绍了一种基于0.18μm CMOS工艺,具有开关功能的低压集成温度传感器。该温度传感器利用半导体pn结的电流电压与温度有关的特性,获取双极晶体管基极-发射极电压差值ΔVBE,采用仪表放大器进行后级放大。仪表放大器由两个采用折叠式共源共栅结构,带有PD开关信号的运算放大器作为反馈系统,放大倍数为7。用ADE工具,对整个电路在工作电压1.8 V、偏置电流20μA下进行仿真,得到其精度为1.58 mV/℃,再在不同工艺角下进行仿真验证。版图总面积为320μm×280μm。该设计已经在一款数字视频芯片中得到实现,用于实时检测芯片温度。实际测试结果与模拟仿真结果基本相同。     

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.     

CMOS图像传感器固定模式噪声抑制新技术。

针对有源像素(APS)CMOS图像传感器中的固定模式噪声(FPN),设计了一种动态数字双采样的噪声抑制新技术;该技术比普通双采样技术具有更佳的抑制效果,其电路结构简单,适合于像素尺寸不断缩小的CMOS图像传感器发展趋势。通过MPW计划,采用Chartered0.35μmCMOS工艺制作了测试ASIC芯片,试验结果表明动态数字双采样技术有效抑制了FPN噪声。     

一种高精度高转换效率的LED驱动电路

基于HHNEC 0.35μm 40 V BCD工艺,采用峰值电流检测模式的脉冲宽度调制方式,设计了一款能在8～42 V的输入电压范围内,-40～125℃的温度范围内正常工作的高转换效率、高输出电流精度的发光二极管(LED)驱动电路,版图面积为925.3μm×826.8μm。利用带负反馈的预稳压电路为基准源电路和线性稳压器提供稳定的工作电压,新颖求和型CMOS基准电流源提供低温漂、高精度的偏置电流,带预抑制电路的基准电压源提供高精度的参考电压,提高了输出电流的精度。仿真结果表明,在典型工艺角TT下,当输入电压为40 V,驱动9个LED,输出电流为400 mA时,该LED驱动电路转换效率为95.8%,输出电流精度为1.75%。     

通用二阶曲率补偿带隙基准电压源

详细分析了基本低压带隙基准电压源电路实现二阶温度曲率补偿成立的条件。采用0.35μm标准CMOS工艺库,在-50℃～+120℃温度范围内,通过选择合适的电阻比例及MOSFET的沟道调制效应系数λ,获得了任意输出电压值的二阶曲率补偿基准电压源,且具有较低的温度系数。     

Design of Bandgap Reference in Switching Power Supply

A bandgap voltage reference is designed to meet the requirements of low power loss,low temperature coefficient and high power source rejection ratio(PSRR) in the intergrated circuit.Based on the analysis of conventional bandgap reference circuit,and combined with the integral performance of IC,the specific design index of the bandgap reference is put forward.In the meantime,the circuit and the layout are designed with Chartered 0.35 μm dual gate CMOS process.The simulation result shows that the coefficient is less than 30ppm/℃ with the temperature from -50℃ to 150℃. The bandgap reference has the characteristics of low power and high PSRR.     

低压CMOS带隙电压基准源设计

在对传统典型CMOS带隙电压基准源电路分析和总结的基础上,综合一级温度补偿、电流反馈技术,提出了一种1-ppm/°C低压CMOS带隙电压基准源。采用差分放大器作为基准源的负反馈运放,简化了电路设计。放大器输出用作电路中PMOS电流源偏置,提高了电源抑制比(PSRR)。整个电路采用TSMC0.35μmCMOS工艺实现,采用HSPICE进行仿真,仿真结果证明了基准源具有低温度系数和高电源抑制比。     

一种具有高填充因数和动态数字双采样技术的CMOS图像传感器

介绍了基于0.35μm工艺设计的单片CMOS图像传感器芯片.该芯片采用有源像素结构,像素单元填充因数可达到43%,高于通常APS结构像素单元30%的指标.此外还设计了一种数字动态双采样技术,相对于传统的双采样技术(固定模式噪声约为0.5%),数字动态双采样技术具有更简洁的电路结构和更好抑制FPN噪声的效果.传感器芯片通过MPW计划采用Chartered 0.35μm数模混合工艺实现.实验结果表明芯片工作良好,图像固定模式噪声约为0.17%.     

A resistorless CMOS current reference with temperature compensation

A resistorless CMOS current reference is presented.Temperature compensation is achieved by subtracting two sub-currents with different positive temperature coefficients.The circuit has been implemented with a Chartered0.35μm CMOS process.The output current is 1.5μA,and the circuit works properly with a supply voltage down to 2 V.Measurement results show that the temperature coefficient is 98 ppm/℃,and the line regulation is 0.45%/V.The occupied chip area is 0.065 mm~2.     

高电源抑制比低温漂带隙基准源设计

根据带隙基准的基本原理,结合含三条支路负反馈的电流源,设计了一种高阶补偿的带隙基准源电路。实现了对温度的2阶补偿和3阶补偿,获得了一种高电源抑制比、低温漂、不受电源变化影响的电压基准源。设计采用0.35μm CMOS工艺,仿真结果表明,在-40℃～125℃温度范围内,输出电压的温度系数为7.70×10-7/℃,在1kHz时,电源抑制比为-82.3dB。