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时间:2019-02-03
《低功耗cmos烟雾探测器芯片的设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要烟雾探测器被广泛应用于火灾探测,在火灾的早期识别和报警上具有极为重要的作用。探测器处理芯片作为其中的核心单元,对传感器信号进行采集、处理,控制整个探测系统的工作。本文设计了一种基于光电式烟雾传感器的探测器芯片,通过检测火灾发生时空气中的烟雾状况,实现对于火灾早期的识别与报警,并能够对非火灾因素进行排除,消除误报,以实现可靠的安全监控。该芯片为一款数模混合芯片,采用CMOS高压工艺实现,具有高探测精度,低功耗和可测性等优点。本文在研究光电型烟雾探测器系统的基础上,设计了一款用于烟雾探测的,具有低功耗、可测性的专用芯片。首先通过对系统功能及应用环境的分析,提出设计指标,制定
2、系统的可测性的设计方案,通过系统、时序和电路的角度达到低功耗的设计要求,并进行整体系统架构的设计,划分出各个功能模块。在此基础上开展电路设计,包括可编程光电放大器、比较器、基准源产生电路、闸门态虚地信号产生电路、电平判断电路和BJT管驱动电路等。在进行混合信号的系统仿真验证,保证功能正确实现后,采用Chartered0.351amCMOS高压工艺完成版图设计,并交付流片。对于流片后的芯片进行测试,系统对空气中的烟雾判断正确,并且系统的平均工作电流只有7p_A,达到了低功耗的设计要求。本文具有的创新性工作主要体现在对于系统的低功耗设计方面。在系统中设计了一种休眠模式,在此模式
3、下工作时可以大幅降低功耗;并采用自主设计的闸门态虚地信号电路,减小系统的静态电流,降低了系统的功耗,延长了使用寿命。关键词:烟雾探测低功耗可测性虚地信号ABSTRACTThesmoke.detectoriswidelyusedinfire—forecast;itplaysaveryimportantroleinfireidentificationandalarmintheearlystage.Asthekeypart,thesmoke-detectorchipisusedtOcontrolthedetectingsystembysamplingandprocessingth
4、esensorsignals.ThispaperhasdesignedanASlCsmoke—detectorchipbasedOffthephotoelectricalsensor.Bydistinguishingthesmokeconditions,thefiredangercanbediscoveredandalarmedinanearlystage.Alsothechipcanmakeoutthefalsecasestoavoidmis.alarm,SOastobuildareliablesafemonitoringsystem.Thischipisaanalog—
5、digitalmixedchip,fabricatedintheCMOShigh-voltageprocess,ithastheadvantagesofhighprecision,low-powerandhightestability.Basedonstudyofthephotoelectricalsensorsystem,thispaperhasdesignedalow.powerandtestableASICchipusedforsmokedetection.Byanalyzingthesystemfunctionalityandapplicationenvironme
6、nt,thedesigngoalisbroughtforward,andthesystemarchitecturedesignisfinishedtomakethemanageablefunctionalpartsclear,andalsothelOW.powerandtestabilitydesignmethodiSschemedout.Thecircuitdesignisprecededbasedontheresearch,andthepapermainlyanalyzesthedesignmethod,circuitimplementation,andthesimul
7、ationresultsofthelow-poweropt.amplifier,thecomparator,thebandgapreference,thestrobepseudo—groundcircuit,etc.A缸rthemixed.signalsystemsimulationprovedthefunctionalityofthecircuit,thelayoutisdesignedusingthecharteredO.35jxrnhigh-voltageprocessandthechipistapedout
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