磁敏線陣列CMOS傳感器集成電路的研究.pdf

1、基于硅的半導體磁敏傳感器可以直接應用于測量磁場強度的各種磁場計,和讀出磁介質(zhì)上信息的各類磁頭;也可以間接應用于把磁場作為媒介用來探測非磁信號的測量器件,如無接觸開關、無觸點電位器、電流計、功率計等.傳統(tǒng)的磁敏傳感器多為分立器件,采用焊接的方式將磁敏傳感器和系統(tǒng)電路結合在一起.這種方式不能實現(xiàn)傳感器與信號處理電路的單芯片集成,難以實現(xiàn)器件的微型化、系統(tǒng)化和智能化.本論文主要的研究內(nèi)容為磁敏線陣列傳感器集成電路芯片.該芯片采用標準CMOS集

2、成電路工藝制造,將磁敏傳感器陣列與信號處理電路系統(tǒng)集成在同一芯片上,可以實現(xiàn)傳感器的SOC(System on Chip)和智能化(Smart Sensor)設計.在芯片中的磁敏傳感器單元采用扇形分裂漏MOSFET磁敏晶體管(扇形MAGFET),直接將磁信號轉(zhuǎn)化為電流信號輸出.扇形結構的MAGFET器件是首次被提出,新結構提高了MAGFET器件的靈敏度.通過建立扇形MAGFET器件的靈敏度模型,優(yōu)化了器件設計.信號處理電路系統(tǒng)中的磁信號

3、預處理電路模塊將MAGFET輸出的電流信號放大,并轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出;同時數(shù)字控制電路切換磁信號預處理電路模塊,實現(xiàn)磁信號感應和磁信號屏蔽.信號處理電路系統(tǒng)中的相關二次采樣(Correlated Double Sampling,CDS)電路模塊,可以有效降低傳感信號的固定模式噪聲(Fixed Pattern Noise,FPN).信號處理電路系統(tǒng)中的動態(tài)范圍自動調(diào)整電路模塊,可以有效擴大傳感器的測試范圍.整個系統(tǒng)在數(shù)字控制電路的控制下工