基于delta-sigma调制的磁传感器读出电路设计

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1、Ｉ毛击种成Ａ違！ＡＮＯＴＥＣＭＭ０Ｈ１ＭＡＵＮＩＴＦＥＬＥ巳ＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣ亡Ｌ０６ＹＯＦＣＩＶＥＲＳＹＯ胃硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳｔ鳴鑽｜－论义题目基于ＤｌｔａＳｉｍａ调制的磁传感器读出电路设计ｅｇ学科专业微电子学与固体电子学２０１３２１０３０１１８学号化者姓名柴东阳指导教师宁宁教授屋＇．Ｉ．ＪＨｋ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，也不包含为

2、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我…同工作的同志对本研究所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：確常掏曰期；如Ｍ年＾月巧曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁蟲允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者

3、签名：冻戶ａ导师签名：气＾—日期：年■！月日手分类号密级注1UDC学位论文基于Delta-Sigma调制的磁传感器读出电路设计（题名和副题名）柴东阳（作者姓名）指导教师宁宁教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2016.03.18论文答辩日期2016.05.09学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEDESIGNOFMAGNETICSENSORREADOUTCIRCUITBASEDONDELTA-SIGMAMODULATION

4、AMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:ChaiDongyangAdvisor:Prof.NingNingSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要随着物联网和高科技制造行业的快速发展，磁传感器在包括电子罗盘、磁盘读取、无刷电机、汽车、智能交通、电源设备、环境监测等众多方面发挥着愈来愈重要的

5、作用。而作为磁传感器与计算机连接的重要一环，磁传感器读出电路的设计也变得更加有意义。磁传感器输出的电压信号一般是mV量级的模拟信号，不能直接送入计算机处理，而且很容易被后续电路的失调和噪声所淹没。读出电路的作用就是将模拟信号无损放大，再转化为数字信号。故读出电路包含两个主要的模块：前置放大器和模数转换器。鉴于斩波运放在失调消除方面的良好效果，本文使用斩波运放作为前置放大器。传统的奈奎斯特型ADC对工艺的要求比较高，因为模拟电路的元器件的匹配性会影响转换的精度。而基于过采样技术和噪声整形技术的Delta-SigmaADC在获得高精度的同时大大降低了对模拟电路的要求。而且考虑到磁传

6、感器极低的输出频率，Delta-SigmaADC就是读出电路模数转换器的最佳选择。本文在CSMC0.5mCMOS工艺下，完成了一款电源电压3.3V，分辨率12位，采样速率3kSPS的基于Delta-Sigma调制的磁传感器读出电路的设计。本文首先介绍了读出电路的基本原理，包括Delta-Sigma调制和动态失调消除。同时对过采样、噪声整形、自校零技、斩波技术等基本概念进行详细的解读。接着分析了读出电路的各个非理想因素及其影响，例如环路ADC、DAC的非理想特性、采样时钟抖动、积分器的非理想因素等等。并用Simulink对读出电路进行理想与非理想的系统级建模与仿真。最后使用整个

7、读出电路的电路级设计，包括带隙基准、低失调前置放大器、Delta-Sigma调制器、时钟发生器等模块。在分析各模块的工作原理后使用Hspice进行仿真并给出仿真结果。在输入频率为1.3125KHz正弦波的情况下，读出电路有效位数12.38bit，信噪比为76.3dB，无杂散动态范围83.4dB，整体电路功耗为8mW。关键词：磁传感器，读出电路，Delta-Sigma，斩波运放IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofIOTandhigh-techma