科技迅速發(fā)展的今天,安全且精確的電流檢測一直都是人們關注的焦點�，F(xiàn)代電流測量以及自動化技術中,磁傳感器是最重要的技術之一。其中,霍爾電流傳感器就是使用最為廣泛的一種。作為一種非接觸式測量方法,霍爾電流傳感器不會引入負載效應,能夠保證待測電路正常工作,且其與標準CMOS工藝具有很好的兼容性,制造成本低。其產品被廣泛應用在汽車電子、工業(yè)控制、航天和軍用等領域。然而由于前端霍爾元件有限的靈敏度,即使再先進的CMOS霍爾傳感器也受其失調電壓的影響。霍爾元件產生的霍爾電壓非常微弱,小到μV至幾個mV這個量級。因此需要使用高精度儀表放大器(IA)對其進行線性放大的同時抑制霍爾元件以及放大器的失調電壓和低頻1/f噪聲。除了對精度的要求之外,某些應用(例如開關電源)通常需要幾MHz的帶寬來捕獲快速電流瞬變。這種高寬帶要求在過載/短路檢測中更為關鍵。然而,現(xiàn)有技術的CMOS磁傳感器通常只針對低失調或高帶寬進行優(yōu)化,而不是兩者兼得。因此本文基于上述原因研究并設計一款多路高帶寬霍爾電流傳感器讀出電路。本文首先介紹了霍爾效應基本原理,并在此基礎上設計了前端霍爾元件。為了實現(xiàn)霍爾電壓與霍爾失調電壓的分離,引入了...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀
    1.3 研究意義與創(chuàng)新性
    1.4 論文主要工作和結構安排
        1.4.1 論文主要工作
        1.4.2 論文結構安排
第二章 霍爾電流傳感器理論基礎分析
    2.1 霍爾電流傳感器基本結構
    2.2 霍爾效應
        2.2.1 霍爾元件的失調電壓
        2.2.2 霍爾元件的非線性
        2.2.3 霍爾元件的噪聲
        2.2.4 霍爾元件的電阻
    2.3 霍爾元件的設計
    2.4 霍爾元件的失調消除技術
        2.4.1 正交耦合技術
        2.4.2 旋轉電流技術
    2.5 本章小結
第三章 儀表放大器理論基礎分析
    3.1 斬波技術基本工作原理
    3.2 基本斬波放大器結構
        3.2.1 基本的斬波運放和IA結構
        3.2.2 斬波穩(wěn)定儀表放大器
        3.2.3 電容耦合儀表放大器
    3.3 紋波消除技術
        3.3.1 開關電容(SC)陷波濾波器
        3.3.2 交流耦合紋波消除環(huán)路
        3.3.3 自動校正反饋環(huán)路
    3.4 本章小結
第四章 多路高帶寬霍爾電流傳感器讀出電路設計
    4.1 整體電路結構
    4.2 旋轉電流電路設計
        4.2.1 四相旋轉電流電路
        4.2.2 工作原理
        4.2.3 時鐘產生電路
    4.3 電容耦合儀表放大器設計
        4.3.1 CCIA輸入級
        4.3.2 CCIA第二級
        4.3.3 CCIA輸出級
    4.4 紋波消除環(huán)路RRL設計
    4.5 傳輸門開關的設計
    4.6 整體電路仿真結果
        4.6.1 交流特性仿真及分析
        4.6.2 瞬態(tài)特性仿真及分析
        4.6.3 噪聲特性仿真及分析
        4.6.4 性能匯總
    4.7 本章小結
第五章 版圖設計與芯片測試
    5.1 版圖設計
        5.1.1 器件匹配規(guī)則
        5.1.2 芯片版圖設計
    5.2 芯片測試
    5.3 本章小結
總結與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文



本文編號：3920917