集成湿度传感器温漂检测控制电路

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1、摘要摘要随着MEMS技术不断的深入到传感器领域，其灵活的结构和微小的体积为多种行业提供了特殊的应用。但是与此同时，微传感器存在着两个重要问题：I)MEMS制造技术与CMOS标准工艺的兼容性。极大的限制了集成微传感器灵活的结构设计及批量生产的可能性，从而阻碍了微传感器的进一步蓬勃发展；2)MEMS传感器的电信号十分微弱，这一方面对检测电路的精度提出了很高的要求，在另一方面，误差控制技术也显得尤为重要。本文旨在为本实验室研制的集成聚酰亚胺电容式湿度传感器提供温度补偿，实现的目标是在补偿输出频率温漂的同时，实现单片集成。在双传感器检测电路的

2、基础上，选用了带隙基准电路，利用其温度系数可调的特性，在为电容提供充放电的同时，引入温漂，对两个电容输出频率进行分别调整，优化频率温度特性线性度的同时，将两者温度系数调至基本相等，再通过差分电路，将温漂更有效的消除。通过对本实验室的聚酰亚胺传感器及其检测电路的温度特性进行研究，确定解决方案和需要补偿的温度系数。根据分析所得的补偿要求，选定带隙基准作为带有温漂的电流源。利用Cadence软件对电路进行设计与模拟，包括带隙核心、运放、偏置以及启动电路。调整参数，直到将差频输出的温度系数调至最小。通过模拟得到，补偿之后差频输出的温漂控制在2

3、71ppm／℃以内，相对于补偿前，优化了92％以上。在确定管子尺寸之后，按照24所提供的版图设计规则，利用CadenceVinuS0版图设计软件进行了版图设计，并提取参数后仿真，流片测试结果表明，初步实现了对后续电路的电源偏置以及温度补偿。关键词：聚酰亚胺电容频率转换温度补偿带隙基准AbstractWithMEMStechnologyspreadingthroughsensorfield，itsatisfiesspecificapplicationrequirementsofvariedindustryduetoitsflexible

4、structureandtinyvolume．However,twocrucialproblemsstillexist．Firstly,theincompatibilityofMEMSmanufactureandCMOSstandardtechnologyextremelyrestrictsvariablestructuresofintegratemicro-sensorsanddecreasethepossibilityofmassproducing．Secondly,theoutputofMEMSsensorsisquitewea

5、kwhichononehandrequireshighprecisionofdetectioncircuit，andontheotherhand,reliesgreatlyonerror-controltechnology．TemperaturecomplementcircuitisresearchedtosolvethetemperaturedriftofintegratedpolyimidecapacitivehumiditysensoLBandgapreferenceischosentoprovideacurrenttochar

6、geanddischargethesensorcapacityonbasisofdoubledetectioncircuits．Withtheadjustabletemperaturecharacteristic，temperaturecharacterofoutputfrequencyofboththesensitivecapacityandreferencecapacitycanheamelioratedbothinlinearityandvalue．InthiswaythedifferentialcircuitCanbemore

7、efficienttoreducetemperaturedrift．AccordingtotheresearchoftemperaturecharacteristicsofthePIsensorandcapacitydetectioncircuit，theBrokawBandgapreferenceischosenastheCOrecircuitandtherequiredtemperaturecoefficientisalsoobtained．WiththehelpofCadence，simulationofallpartsofth

8、ecircuithasbeenmade，includingcoreBandgap，operationalamplify,biasingcircuitandstart-upcircuit．Throughmodulation