全集成温度传感器模拟部分的研究与设计

摘要

全集成温度传感器比起传统的热敏电阻传感器有着明显的优点，包括准确度高，体积小，功耗低，读数方便，又可用多种温度传感器来适应不同技术环境，还能用于控制电路或计算机接口，适合在集成电路系统中应用，成为未来温度传感器的发展方向。 本论文完成了一款低功耗的全集成温度传感器模拟部分的设计，主要包括温度检测电路和∑△调制器。温度检测电路根据工作在不同电流密度下的双极晶体管的△VBE的正温度系数，产生一个与温度成正比的电压值，该值作为∑△调制器的输入信号，并被转换成一位数字码流输出。本设计的电源电压为5V，功耗约为0．3mW，温度检测范围从-75℃到125℃。 本设计基于TSMC0．5μm2P2M CMOS工艺，采用Hspice软件，对电路各个子模块及整体电路进行了仿真验证，仿真结果表明电路设计满足设计要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2发展现状

1.3论文主要工作及组织结构

第二章 全集成温度传感器的原理

2.1温度检测电路基本原理

2.2模数转换器的选择

2.2.1奈奎斯特转换器

2.2.2过采样模数转换器

2.3∑△调制器基本原理

2.3.1过采样技术

2.3.2∑△调制器的工作原理及性能

2.3.3∑△调制器的特性

2.4本章小结

第三章 ∑△调制器系统设计

3.1结构及参数的确定

3.2积分器的设计

3.2.1积分器的泄漏

3.3.2积分器的增益

3.2.3运放的带宽

3.2.4转换速率

3.2.5运放失调电压的影响

3.2.6积分器的非线性

3.2.7电容不匹配

3.3噪声

3.3.1热噪声和闪烁噪声

3.3.2时钟抖动引起的噪声

3.3.3其他因素引起的噪声

3.4本章小结

第四章 电路实现及仿真结果

4.1全集成温度传感器整体电路实现

4.1.1温度检测电路的设计

4.1.2校准电路的设计

4.1.3积分器的设计

4.1.4采样电容和积分电容

4.1.5量化器的设计

4.2运算放大器的实现及仿真

4.2.1折叠式共源共栅型跨导运放原理

4.2.2运算放大器的设计

4.2.3共模反馈电路

4.3比较器的设计

4.4 MOS开关的设计

4.5时钟生成电路的设计

4.6电流源及电压源产生电路

4.7整体电路仿真结果

4.8本章小结

第五章 版图设计

第六章 结论

致谢

参考文献