CMOS數(shù)字集成溫度傳感器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、概述了溫度傳感器和CMOS集成溫度傳感器的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和趨勢(shì)。闡述了CMOS集成溫度傳感器的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，指出了本課題的研究意義。對(duì)CMOS工藝下的兩種感溫元件，即亞閾值工作狀態(tài)下的金屬場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)及襯底PNP型雙極型晶體管(BJT)的溫度模型和影響因素進(jìn)行了分析和比較，指出了襯底PNP型BJT更適合作為溫度傳感器的溫度敏感元件。通過(guò)對(duì)各種類型CMOS集成溫度傳感器的性能和特點(diǎn)的比較，結(jié)合∑-△轉(zhuǎn)換型以及占空比調(diào)制型集成

2、溫度傳感器的特點(diǎn)提出了一種新的低功耗CMOS集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了感溫電路、一階∑-△調(diào)制器電路和數(shù)字低通濾波抽取電路。感溫電路采用電流輸出模式，利用帶隙基準(zhǔn)原理設(shè)計(jì)獲得與絕對(duì)溫度成正比(PTAT)電流作為與溫度相關(guān)的原始電信號(hào)。并對(duì)傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電路進(jìn)行了改進(jìn)，采用自偏置結(jié)構(gòu)和共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，用最簡(jiǎn)單的電路形式獲得了低功耗、高線性度和高電源抑制比的PTAT電流產(chǎn)生電路。針對(duì)電流輸入型信號(hào)對(duì)∑-△調(diào)制器電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，將∑-△調(diào)

3、制電路與前級(jí)感溫帶隙基準(zhǔn)電路進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，將帶隙基準(zhǔn)電路中的自偏置電壓作為∑-△調(diào)制器中比較器的偏置電壓，采用兩極比較器，其增益大于100dB，且功耗低、靈敏度高。對(duì)數(shù)字低通濾波抽取電路進(jìn)行了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，采用了13位可置位帶鎖存功能異步計(jì)數(shù)器作為核心單元。基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路為帶隙電路的擴(kuò)展，節(jié)省了資源并得到了高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)電壓。對(duì)∑-△調(diào)制器的輸出進(jìn)行了非線性化校正，利用Matlab軟件輔助計(jì)算得到分段線性化輸出方程。所設(shè)計(jì)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換