CMOS數(shù)字集成溫度傳感器的研究與設(shè)計.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。闡述了CMOS集成溫度傳感器的優(yōu)勢和特點，指出了本課題的研究意義。對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。通過對各種類型CMOS集成溫度傳感器的性能和特點的比較，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，利用帶隙基準原理設(shè)計獲得與絕對溫度成正比(PTAT)電流作為與溫度相關(guān)的原始電信號。并對傳統(tǒng)帶隙基準電路進行了改進，采用自偏置結(jié)構(gòu)和共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，用最簡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。針對電流輸入型信號對∑-△調(diào)制器電路進行改進設(shè)計，將∑-△調(diào)

3、制電路與前級感溫帶隙基準電路進行一體化設(shè)計，將帶隙基準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。對數(shù)字低通濾波抽取電路進行了簡化設(shè)計，采用了13位可置位帶鎖存功能異步計數(shù)器作為核心單元?；鶞孰妷寒a(chǎn)生電路為帶隙電路的擴展，節(jié)省了資源并得到了高穩(wěn)定度的基準電壓。對∑-△調(diào)制器的輸出進行了非線性化校正，利用Matlab軟件輔助計算得到分段線性化輸出方程。所設(shè)計的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換