CMOS模拟集成温度传感器的设计.pdf

厦门大学
硕士学位论文
CMOS模拟集成温度传感器的设计
姓名:钟灿
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:吴孙桃;郭东辉
20060501
摘要芎退ḿ途骞芏季哂形露却ǜ械男灾剩笳呦啾戎戮哂懈的性能,并在实际中已有广泛的应用。现今,工艺己成为主导工艺,为了允许在同块芯片上进行信号调节和处理,许多设计从双极型转向型。由于温度传感器的部分性能仍不及双极型温度传感器,如容易受到温漂、管子不匹配的影响等,因此设计出一种具有高性能、低功耗、低成本的本文先设计了一种高性能的模拟集成温度传感器,并在电路中设计了;さ缏泛推舳缏罚员Vさ缏饭ぷ鞯阏S胄阅苡帕肌8玫缏具有结构简单、工作电压低、电源抑制比高和线性度良好的特点。采用对该温度传感器电路进行了模拟仿真,仿真结果表明其电源抑制比可以达到,在妗℃温度范围内,电压温度系数可以达到/咝远而后在原集成温度传感器电路研究成果的基础上,设计了一种用于集成温度传感器二次非线性项修正的曲率校正电路,该电路有效解决了响。应用了该校正电路的温度传感系统已在曜糃ひ罩研制实现,实验结果表明在.~的温度范围内该温度传感系统的最自检测系统等诸多领域中,具有显著的研究意义和广泛的应用前景。集成温度传感器已成为温度传感领域的一个重要课题。良好。温度传感电路中电阻温度系数和结电压二次非线性项对输出线性度的影大误差小于℃。该研究的成果可用于一些高精度的应用场所,比如冷暖空调、医疗仪器关键词:模拟集成温度传感器:;二次非线性
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厦门大学学位论文原创性声明声明人┟:胁汕兹呈交的学位论文,是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果,均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。辏日
导师签名:云挣札日期:!月厦门大学学位论文著作权使用声明作者签名:钟她本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版,有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅,有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索,有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。本学位论文属于⒈C年解密后适用本授权书。⒉槐C√朐谝陨舷嘤ê拍诖颉”日期:】一辍
第一章绪论随着人类生产方式的不断进步,人们越来越重视对于信息的感测和采集,传感器处于被研究对象和测试系统的接口位置,其性能直接影响整个系统的工作质量。传感器技术因而成为许多应用技术的基础环节,成为当今世界发达国家普遍重视并大力发展的高新技术之一,它与通信技术、计算机技术共同构成了现代信息产业的三大支柱。美国在《空军年》报告中列出了项有助于提高世纪空军能力的关键技术,其中传感器被列为第二项:日本科技厅制定的十大科技发展项目中,传感器被排在首位;我国的“八六三”计划、科技攻关计划等也将传感器的研究放在重要位置【。传统的传感器技术已经达到其技术极限。它的性价比不可能再有大的提升,主要在以下几个方面存在严重不足【浚·输入一输出特性存在非线性,而且随时间漂移;·参数易受环境条件变化的影响而漂移;●信噪比低,易受噪声干扰;·存在交叉灵敏度,选择性、分辨率不高。以上不足是传统传感器性能不稳定、可靠性差、精度低的主要原因。它的“手工艺品”式的制作过程、制作材料的多品种和高性能的要求是成本价格高的原因。随着自动化领域的不断扩展,需要测量的参量日益增加,而且一些特殊领域需要传感器小型化和轻量化。特别是由于自动控制系统的飞速发展,对传感器进现在数字化、智能化、集成化和标准化己成为当今传感器技术发展的主流。目前标准技术与传感器技术相结合已经获得巨大成功。这是由于技术通过微型化和信号电路集成化,使传感器系统能够在缩小体积,增加功能的同时实现输出的标准化;再者,由技术批量生产制造的传感器成因结构尺寸大,而时间德响应特性差;一步提出了数字化、智能化、集成化和标准化的紧迫需求。●
怿传赫排驮罤徽铲总缝轊二传感器实现的途径从而使真正意义上的智能化传感器系统成为可能。总之通用的标准工艺目前传感器技术的发展主要是沿着三条途径实现智能化的。非集成化智能传感器是将传统的经典传感器捎梅羌苫ひ罩谱鞯拇ǜ传感器系统。如图所示。图非集成化智能传感器框图在图中的信号调理电路是用来调理传感器输出的信号的,即将传感器输出信号进行处理并转换为数字信号后送入微处理器,再由微处理器通过数字总线接口挂接到现场数字总线上。,利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路