【摘要】：近些年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,帶動了從芯片、傳感器、無線模組、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營到平臺服務(wù)、軟件開發(fā)和智能設(shè)備整條產(chǎn)業(yè)鏈的強(qiáng)勢崛起。作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)的傳感器技術(shù),已經(jīng)逐漸滲透到人們生活的各個領(lǐng)域。其中,霍爾傳感器以其體積小、敏銳度高、抗磁擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成功成為全球排名第三的傳感器產(chǎn)品,在國內(nèi)外具有良好的市場前景。在這種背景下,基于霍爾傳感器的廣泛應(yīng)用,其感知信號的處理成為了關(guān)鍵問題,為此本文對霍爾傳感器的后期處理電路進(jìn)行了研究。霍爾傳感器讀出電路主要包含低噪聲放大器和ADC,本文著重研究讀出電路的前端設(shè)計——低噪聲放大器。前端放大器的設(shè)計是讀出電路的關(guān)鍵部分,它的特性直接決定了讀出電路的最終結(jié)果。隨著MOSFET器件尺寸減小和幅度降低,電路的低頻噪聲特性變得越來越嚴(yán)重,而霍爾傳感器主要工作在低頻范圍,受低頻噪聲的影響較大。因此,為了降低噪聲參數(shù),本設(shè)計加入了斬波技術(shù),在新結(jié)構(gòu)中,設(shè)計的CMOS開關(guān)斬波器能有效降低低頻噪聲,且能減少溝道電荷注入效應(yīng)對系統(tǒng)的影響;其次,設(shè)計了以PMOS管為差分輸入的兩級全差分結(jié)構(gòu),可以抑制共模噪聲;最后,為保證穩(wěn)定的差分輸出共模電平,設(shè)計了單級差分共模反饋電路,降低了功耗,也進(jìn)一步抑制了噪聲,同時為改變增益和增加帶載能力,電路中增加了四個增益開關(guān)和緩沖器。版圖設(shè)計采用全定制方式,不斷對版圖布局進(jìn)行優(yōu)化,減小芯片面積和功耗。本設(shè)計采用SMIC0.18umCMOS工藝,基于Cadence仿真平臺,其仿真結(jié)果為:在3.3V電源電壓下,等效輸入噪聲為22.41nV/sqrt(Hz)@100Hz(傳統(tǒng)低噪聲運(yùn)放等效輸入噪聲為399.6nV/sqrt(Hz)@100Hz),運(yùn)放芯片面積為0.47×0.52mm2,整體讀出電路芯片面積為1.1×1.5mm2。加入斬波技術(shù)后,大大削弱了 1/f噪聲,適用于霍爾傳感器檢測電路中。
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN722.77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2529784