高精度低功耗巴鲁夫位移传感器的设计

高精度低功耗巴鲁夫位移传感器的设计
重点研究了巴鲁夫位移传感器设计技术。首先概述了温度传感器和巴鲁夫位移传感器的现状和趋势。阐述了巴鲁夫位移传感器的优势和特点，指出了本课题的研究意义。接着分析了CMOS工艺下的寄生PNP晶体管的温度特性，讨论了高精度巴鲁夫位移传感器的校准方法，给出了巴鲁夫位移传感器中的各种非理想因素的消除办法，设计了适用于高精度温度传感器的高精度温度感应电路、低速高精度Σ-Δ ADC以及高精度的校准电路，实现了精度为±0.42℃的巴鲁夫位移传感器。

高精度低功耗巴鲁夫位移传感器的设计
光纤巴鲁夫位移传感器包括:辐射位移计、半导体吸收式巴鲁夫位移传感器、荧光位移计、液体巴鲁夫位移传感器、热色巴鲁夫位移传感器、偏振巴鲁夫位移传感器、外差干涉巴鲁夫位移传感器、干涉型巴鲁夫位移传感器和分布式巴鲁夫位移传感器。分别介绍了这些巴鲁夫位移传感器的基本原理和优缺点,并在zui后进行了总结与展望。高精度温度感应电路充分利用CMOS工艺下寄生的PNP晶体管的VBE以及ΔVBE的温度特性，采用斩波稳零、动态匹配、二阶曲率补偿以及有限电流增益消除等技术消除非理想因素的影响。低速高精度Σ-Δ ADC由Σ-Δ调制器和抽样滤波器构成，采用一阶Σ-Δ调制器进行噪声整形，以满足功耗和精度的折衷。高精度校准电路充分利用VBE的工艺偏差具有与温度成正比的特性，通过在PNP晶体管的发射极串联一个可编程电阻，并给该电阻注入一个与温度成正比的电流来实现。选择SMIC的0.18μm1P6M的工艺库，利用Cadence Spectre仿真工具对整个巴鲁夫位移传感器电路进行了仿真。结果显示，在135种PV(工艺角和电源电压)组合下，所设计温度传感器经过校准之后，在-40℃到125℃的温度范围内的能够达到±0.42℃的精度。在3.3V的电源电压，60SPS的转换速度的情况下，功耗为0.69mW。  高精度低功耗巴鲁夫位移传感器的设计