针对热敏MEMS界面电路的高性能放大器库的研究

摘要

热敏MEMS传感器广泛应用于医疗、工业控制、环境监测以及军事等领域，已经成为热点的研究对象。采用与CMOS工艺完全兼容的单片集成MEMS在很多方面具有显著的优势，集成化、微型化热敏传感器系统正成为发展趋势。首先，利用成熟的CMOS工艺能够进行大批量的生产，工艺简单，成本低廉。其次，与IC信号处理电路集成可以实现整个传感器系统的微型化与多功能性,有效提高输出信号的质量。再次，与分立器件或混成器件相比，单片集成传感器的功耗更小，可靠性更高。因此近年来，与CMOS工艺完全兼容的集成方式已经成为各个研究机构的主要攻克目标。
　　本课题的研究内容是针对热敏MEMS器件的界面电路，设计高性能通用前置放大器，并对IP（IntellectualProperty）库进行了研究，为建立热敏MEMS界面电路的IP库进行了初步的准备。由于热敏MEMS器件种类繁多，本文仅针对单片集成热电堆红外传感器的输出信号特点以及界面电路技术进行了详细的探讨，通过提取相关MEMS器件的典型特征参数以及其通用前处理电路模块的特点，对通用前置放大器进行设计。
　　本文基于华润上华(CSMC)CMOS0.5μm标准工艺库设计了三款不同结构与不同性能的运放，利用Cadence软件对所设计电路进行仿真以及版图设计，并在CSMCCMOS0.5μm工艺线上流片，在无锡中国电子科技集团第58所完成了封装。通过测试，运放性能良好，可以建立可靠实用的可复用单元。该库将被应用在MEMS设计公共服务平台中，为后续从事该器件的研发人员提供可靠的技术支撑,为一些需要服务的企业提供支持，节约技术成本，并有效的提高热敏MEMS器件可靠性。

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第一章 引言

1.1 课题研究背景与意义

1.2单片集成热电堆红外传感器

1.3 IP概述

1.4 本论文的主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 热敏MEMS界面电路

2.1 热敏MEMS界面电路理论基础和分析

2.2 热敏MEMS界面电路前置放大器国内外发展现状

2.3 运算放大器设计的基本理论

2.4 本章小结

第三章 高性能运算放大器的设计

3.1运放的基本结构

3.2 典型共模反馈结构

3.3 高性能运算放大器的设计与仿真

3.4 本章小结

第四章 版图设计与性能测试

4.1 版图设计

4.2 电路测试

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢