隨著瀝青路面的廣泛應(yīng)用,由車輛超載、自然天氣及地質(zhì)等原因造成的路面損壞問題日益嚴重,瀝青道路內(nèi)部的數(shù)據(jù)監(jiān)測變得越來越重要,而溫度是路面檢測中最重要的數(shù)據(jù)信息之一。相比于傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器,CMOS溫度傳感器具有成本低、功耗低、檢測范圍廣及與自供電系統(tǒng)易集成等優(yōu)勢,在路面環(huán)境監(jiān)測中有極大的應(yīng)用價值。為提高道路建設(shè)與養(yǎng)護管理水平,針對傳統(tǒng)的路面檢測方法存在的耗時、耗力、效率低下,難以做到檢測的周期性和實時性的缺點,提出了一種簡單實用、成本低、數(shù)據(jù)量大、可重復(fù)驗證的自供電路面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)方案。針對實現(xiàn)自供電路面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)的溫度傳感器關(guān)鍵技術(shù)進行了研究和分析,采用UMC 0.18μm CMOS工藝完成了電路設(shè)計與仿真,主要研究內(nèi)容如下:（1）溫度傳感電路的分析與設(shè)計。設(shè)計并完成的關(guān)鍵電路包括:采用折疊式共源共柵兩級運放的帶隙電壓源;基于不同電流密度下雙極型晶體管感溫原理的具有寬輸出區(qū)間的溫度檢測電路;2MHz時鐘控制的弛張振蕩器。（2）模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計。設(shè)計了一種10位分段電容式逐次逼近寄存器型ADC,以及一種基于D觸發(fā)器級聯(lián)的13位可逆計數(shù)器的一階Σ-ΔADC。（3）針對不同的模數(shù)轉(zhuǎn)換方式,... 

【文章來源】：長安大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 自供電路面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)方案
    1.3 溫度傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
    1.4 主要研究內(nèi)容及安排
第二章 CMOS溫度傳感器感溫原理與設(shè)計指標
    2.1 雙極型晶體管的基本特性
        2.1.1 雙極型晶體管的負溫度特性
        2.1.2 雙極型晶體管的正溫度特性
        2.1.3 雙極型晶體管的零溫度特性
    2.2 CMOS溫度傳感器系統(tǒng)設(shè)計
    2.3 CMOS溫度傳感器的設(shè)計指標分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 溫度傳感電路設(shè)計
    3.1 帶隙基準電路設(shè)計與仿真
        3.1.1 帶隙基準電路設(shè)計
        3.1.2 帶隙基準的啟動和偏置電路
        3.1.3 帶隙基準電路的仿真與分析
    3.2 溫度檢測電路設(shè)計與仿真
        3.2.1 溫度檢測電路設(shè)計
        3.2.2 感溫模塊仿真結(jié)果與誤差分析
    3.3 振蕩器設(shè)計與仿真
        3.3.1 振蕩器設(shè)計
        3.3.2 振蕩器的瞬態(tài)仿真
    3.4 本章小結(jié)
第四章 模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計與仿真
    4.1 ADC分類與基本特點
    4.2 SAR ADC設(shè)計與實現(xiàn)
        4.2.1 SAR ADC的基本原理
        4.2.2 兩相非交疊時鐘電路設(shè)計
        4.2.3 10位電荷分布型DAC設(shè)計與仿真
        4.2.4 比較器設(shè)計
        4.2.5 SAR邏輯電路設(shè)計
    4.3 一階Σ-ΔADC設(shè)計與仿真
        4.3.1 一階Σ-ΔADC基本原理
        4.3.2 一階Σ-Δ調(diào)制器的設(shè)計
        4.3.3 調(diào)制器的仿真結(jié)果與分析
        4.3.4 可逆計數(shù)器的設(shè)計
        4.3.5 可逆計數(shù)器仿真結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 溫度傳感器系統(tǒng)仿真與非理想因素分析
    5.1 整體電路
        5.1.1 整體電路結(jié)構(gòu)
        5.1.2 溫度傳感器系統(tǒng)仿真結(jié)果
    5.2 版圖的Floor Plan
        5.2.1 版圖設(shè)計流程
        5.2.2 版圖的Floor Plan
    5.3 溫度傳感器系統(tǒng)非理想因素分析
        5.3.1 晶體管的有限電流增益
        5.3.2 晶體管的厄利效應(yīng)
        5.3.3 積分器中運放的直流增益的非理想性
        5.3.4 開關(guān)的非理想性
    5.4 減小誤差的理論方案
        5.4.1 晶體管有限電流增益影響的削弱
        5.4.2 開關(guān)的非理想性的抑制
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種10位250 MS/s電荷域流水線ADC[J]. 劉琦,李蕾蕾,魏敬和,蘇小波,薛顏,陳珍海.  微電子學(xué). 2019(01)
[2]一種低復(fù)雜度逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計與仿真[J]. 胡云峰,易子川,水玲玲,何志紅,陳李勝,文毅,李楠,周國富.  華南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(06)
[3]無源溫度標簽中的超低功耗CMOS溫度傳感器設(shè)計[J]. 馮鵬,鄧元明,伯林,劉力源,于雙銘,李貴柯,王開友,吳南健.  半導(dǎo)體技術(shù). 2018(08)
[4]一種超低功耗RC振蕩器設(shè)計[J]. 胡安俊,胡曉宇,范軍,袁甲,于增輝.  半導(dǎo)體技術(shù). 2018(07)
[5]高性能低功耗10 bit 100 MS/s SAR ADC[J]. 廉鵬飛,易波,吳斌,王晗.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(03)
[6]一種用于Σ-ΔADC的低功耗數(shù)字抽取濾波器[J]. 汪杰,劉慧君,謝亮,金湘亮.  電子元件與材料. 2017(11)
[7]用于BAN的自校準SAR ADC設(shè)計[J]. 周前能,徐海峰,李云松,唐政維,李紅娟,羅偉.  微電子學(xué). 2017(05)
[8]集成于無源RFID標簽的溫度傳感器設(shè)計[J]. 王磊,鄧芳明,吳翔,付智輝,譚暢.  傳感器與微系統(tǒng). 2017(06)
[9]半導(dǎo)體溫度傳感器特性研究[J]. 程路,石浩辰.  科技展望. 2016(24)
[10]低溫漂系數(shù)共源共柵CMOS帶隙基準電壓源[J]. 鄧玉斌,曾以成,陳星燕,張東亮.  微電子學(xué). 2016(04)

碩士論文
[1]一種高精度CMOS溫度傳感器的設(shè)計[D]. 周小潔.天津工業(yè)大學(xué) 2018
[2]用于溫補晶振的低功耗CMOS溫度傳感器設(shè)計[D]. 沈兵.東南大學(xué) 2017
[3]CMOS溫度傳感器的研究與設(shè)計[D]. 趙萌.東南大學(xué) 2017
[4]片上數(shù)字溫度傳感器的研究與設(shè)計[D]. 馮曉龍.電子科技大學(xué) 2017
[5]基于65nm CMOS工藝高精度片上溫度傳感器設(shè)計[D]. 朱婷.湖南大學(xué) 2016
[6]基于BJT的溫度傳感器的研究與設(shè)計[D]. 楊凡.復(fù)旦大學(xué) 2014
[7]軌至軌自動調(diào)零運算放大器的分析與設(shè)計[D]. 張永水.廈門大學(xué) 2014
[8]8位納米級高速SAR A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計[D]. 王祁鈺.西安電子科技大學(xué) 2014
[9]埋入式壓電瀝青混凝土的制備及其電學(xué)輸出研究[D]. 唐寧.武漢理工大學(xué) 2012



本文編號：3200390