基于可编程传感器调节器的温度检测模块的设计

摘要

近些年来，电子信息产业发展迅速，随着各式各样的电子产品的普遍使用，市场对于温度传感器的要求也越来越高。随着电路集成化的程度的提高，集成温度传感器变得越来越普遍，具有广阔的市场前景。目前主流的高端集成温度传感器技术仍为西方发达国家所有，国内与之相比仍有所不足。因此，发展高端集成温度传感器技术迫在眉睫。 本文主要工作是设计了适用于可编程传感器调节器的温度检测模块。对于可编程传感器调节器，它在不同的温度下工作时，得到的结果会有误差，所以需要一个温度检测模块，给芯片反馈信息，从而自身进行调节。在实际电路设计中，晶体管会引入很多非理想的效应，这会给温度传感器的精度带来误差。本文针对这些误差的来源提出了消除的方法，最后选用了适用于可编程传感器调节器的温度检测模块的架构，完成了子模块温度感应电路，过采样模数转换器，数字抽样滤波器的设计。该电路采用了斩波稳零，动态匹配（DEM）技术，有限电流增益消除等技术来提高温度感应模块的精度。过采样模数转换器主要包括了模拟调制器和数字滤波器两部分。采用了二阶单环的结构，实现了13位的有效输出。数字抽样滤波器则通过CIC抽样滤波器，CIC补偿滤波器，半带滤波器的级联来实现，消除前级所产生的噪声。 基于XFAB0.6um BICMOS工艺库，在Cadence ic615软件下进行温度感应电路，过采样模数转换器的模拟调制器电路的设计，并用Spectre进行仿真。同时也在matlab软件中完成了过采样模数转换器的模拟调制器的理想建模和数字抽取滤波器的设计与仿真。结果显示，在-40℃到125℃的温度范围内，温度检测模块能够达到+1/-0.84℃的精度，0.02℃的分辨率，实现预期目标。

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