基于标准CMOS工艺的热真空传感器片上系统

摘要：研制了基于0.5 µm 标准CMOS工艺的,用于气压测量的片上微机电系统。传感器采用微热板结构并与轨至轨运算放大器及8 位逐次逼近式模数转换器进行单片集成。微热板上的钨电阻作为敏感元件用来测量气压变化。牺牲层由多晶硅制作,并采用表面微加工工艺进行腐蚀。配置运算放大器使传感器工作在恒电流模式。系统输出一组数字位流。测量结果表明：真空传感器的气压敏感区间是1-105 Pa。在1-100 Pa的气压范围内,传感器的灵敏度为0.23 mV/ Pa,线性度为4.95%,最大迟滞为8.69%。运算放大器能不失真地驱动200 Ω的电阻,SAR A/D转换器在采样频率为100 kHz时有效位为7.4位。运算放大器及SAR A/D转换器的性能满足传感器系统的要求。     

红外焦平面读出电路集成数字输出

为了实现红外焦平面数字化输出,设计了一种集成片上模数转换的焦平面读出电路,包括一个512512的读出电路单元阵列和列共享的逐次逼近寄存器型模数转换器(SAR ADC)。单元读出电路采用了直接注入(DI)结构作为输入级,输出的信号通过多路传输送到模数转换器。设计的逐次逼近型的模数转换器中的比较器采用的是由前置放大器、锁存器、自偏置差分放大器和输出驱动器组成的高速比较器,数模转换器(DAC)采用的是三段式的电荷按比例缩放和电压按比例缩放相结合的结构。在Cadence和Synopsys设计平台下对模拟和数字部分电路分别进行设计、仿真与版图设计。电路工艺采用GLOBALFOUNDRIES公司0.35 m CMOS 3.3 V工艺加工流片。测试结果显示SAR ADC有效位数为8.2位,转换频率超过150 k Samples/s,功耗低于300 W,满足焦平面100帧频以及低功耗的需求。     

如何加强信号路径的性能

为传感器提供缓冲 若传感器无法驱动模拟/数字转换器的电容负载,可以利用运算放大器为其提供缓冲.由于许多应用系统都规定只可采用一个电源供应,因此所选运算放大器的工作电压必须与模拟/数字转换器的电压相同,这一点非常重要.虽然共用供电电压有助于精简系统设计,节省成本,但运算放大器因为受供电电压的掣肘,以致其输入输出能力无法得到充分发挥.以ADC121S101为例,由于芯片的参考电压（VREF）也同时是供电电压,因此选用设有轨到轨输出（RRO）功能的运算放大器如LMP2011较为理想.     

用于碲锌镉探测器前端读出电路的SAR ADC设计

针对碲锌镉探测器前端读出电路要求低功耗、低噪声、高精度的特点,设计了一种12-bit、1Ms/s的逐次逼近式模数转换器(SAR ADC).该模数转换器由数模转换器(DAC)和比较器等组成.其中DAC采用电荷按比例缩放结构,利用电荷守恒原理,提高了缩放电容的匹配精度.比较器采用多级预放大器级联的动态锁存器结构,采用输出失调校准技术提高了比较器的精度.整个电路采用TSMC 0.18μm 1P6M CMOS混合工艺进行设计和实现.仿真结果表明,在1MHz的采样率、输入为97KHz正弦信号下,SAR ADC的DNL为-0.1/0.37LSB,INL为-0.44/0.32LSB,SNR为65.33dB,ENOB为10.55bit,功耗为1.17mW,满足了系统的设计要求.     

SAR ADC驱动运算放大器的选择

运算放大器输出级极限 运算放大器的轨至轨运行是指其输入级或输出级,或者是指其输入级与输出级.作为驱动SAR ADC输入端的一个缓冲器,我们更关注运算放大器轨至轨的输出能力.     

新日本无线公司推出两款新型放大器

新日本无线公司不久前推出用于加速度传感器、振动传感器和光传感器信号处理的单通道低噪声C M O S运算放大器N J U7009。NJU7009是对运算放大器的输入电路进行了"低电压工作时的噪声特性"改善的单通道CMOS运算放大器,同时实现了低工作电压(2.2V￣5.5V)、低工作电流(330μA,VDD     

凌力尔特推出新增量累加ADC简化前端信号调节

凌力尔特公司推出24位、16通道增量累加模数转换器(ADC) LTC2498。该器件具有前端设计,可直接数字化多种传感器信号。LTC2498的Easy Drive~(TM)设计使得平均差分输入电流为零．允许不采用内部缓冲器就可测量高阻抗输入源。这个获得专利的采样方案简化了前端信号调节电路的设计,允许使用电桥、RTD、热电耦和其它高阻抗传感器直接驱动该ADC。轨至轨输入信号可以直接数字化．同时保持了卓越的DC准     

一种植入式神经元记录系统信号处理电路

提出了一种植入式神经元记录系统信号处理电路,由一个带通放大器和流水线模数转换器(ADC)构成。带通放大器采用具有共模反馈的跨导运算放大器(OTA)来放大神经元信号,采用最优的2级放大器级数,减小了功耗和面积。流水线ADC采用全差分结构和CDS技术,减小了非线性失真,其中,MDAC采用一种新的消除技术,降低了输入漂移电压。采用0.18 μm CMOS工艺进行设计与仿真,仿真结果表明,带通放大器的带宽为0.71 Hz～8.26 kHz,中频增益为58.4 dB,输入参考噪声(rms)为20.7 μV,功耗为1.90 μW;采样频率为16 kHz时,ADC的有效位数为8位。经动物实验验证,该神经记录系统能够用于神经元峰电位的检测。     

一种应用于CMOS图像传感器数字双采样ADC的PGA电路

提出了一种应用于CMOS图像传感器数字双采样模数转换器(ADC)的可编程增益放大器(PGA)电路。通过增加失调采样电容,采集PGA运放和电容失配引入的失调电压,在PGA复位阶段和放大阶段进行相关双采样和放大处理,通过数字双采样ADC将两个阶段存储电压量化,并在数字域做差,降低了PGA电路引入的固定模式噪声。采用0.18μm CMOS图像传感器专用工艺进行仿真,结果表明:在输入失调电压-30~30mV变化区间,提出的PGA的输出失调电压可以降低到1mV以下,相比传统PGA输出失调电压随输入失调电压单倍线性关系而言大大降低了列固定模式噪声。     

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正德仪运算放大器为工业应用实现业界最高精确度测量日前,德州仪器(TI)宣布推出业界首款36V轨至轨输入输出(RRIO)运算放大器。该OPA192在整个规定温度范围内可实现稳定的失调电压漂移,无需系统级校正。快速建立时间、高输出驱动器与高精度相结合,可帮助设计人员使用该器件驱动高电压、高精度数据采集系统中的模数转换器(ADC),从而可充分满足测量测试、工