应用于集成传感器的高精度接口芯片设计.pdf

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1、t．／10上卜第12期Ih1、qI7、--nstrumentTechniqueandSensorNo．12应用于集成传感器的高精度接口芯片设计宋敏，邹雪城，东振中，杨存孝，谢永强，沈绪榜(1．华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074；2．武汉群茂科技公司，湖北武汉430074；3．华中科技大学自动化学院，湖北武汉430074)摘要：针对集成传感器接1=／信号微弱。对低频噪声敏感的特性，设计了一种高精度低失调的传感器接口芯片采用嵌套斩波运放可编程增益放大器结构，隔离放大传感器感测到的模拟信号。ADC采用增量三阶单环单比特量化sigma—delta调制器，积分电路

2、运用了相关双采样技术，有效抑制了传感器接口电路的低频噪声芯片采用0．18txmCMOS双层多晶硅五层金属工艺实现，测试结果表明，增量sigma．deltaADC的SNDR达到了90．8dB。有效位数达到l4．79位。关键词：集成传感器；嵌套斩波；sigma—delta调制器；相关双采样中图分类号：TN47文献标识码：A文章编号：1002—1841(2016)12—0009—04HighPrecisionInterfaceChipforIntegratedSensorSONGMin，ZOUXue—cheng，DONGZhen．zhong，YANGCun．xiao，XIEYo

3、ng．qiang，SHENXu—bang(1．SchoolofOpticalandElectronicInformation，HuazhongUniversityofScience&Technology，Wuhan430074，China；2．TrimodeCompany，Wuhan430073，China；3．SchoolofAutomation，HuazhongUniversityofScience&Technology，Wuhan430074，China)Abstract：Inviewoftheweaksignaloftheinterfaceoftheintegra

4、tedsensor，noisesensitivityoflow~equency，ahighpreci-sionandlowoffsetsensorinterfacechipwasdesigned，Usingnestedchopper叩-ampstructureofprogrammablegainamplifier，an—alogsignalwasisolatedamplifiedbysensorsensing．TheADCwasbasedona3order1-bitquantizerincrementalsigma—deltamodulator，whichcansuppr

5、esslowfrequencynoisewithcorrelateddoublesample(CDS)circuits．Thechipwasfabricatedby0．18IxmCMOSdoublelevelpolysiliconfivelayersmetaltechnology．ThetestresultsshowSNDRoftheincrementalsigmce-deltaADCachieves90．8dBandreaches14．79bitENOB．Keywords：Integratedsensor；nestchopping；sigma-deltamodulato

6、r；correlateddoublesample0引言作在瞬态模式。复位操作使得调制器在进行当前转换微机械(MEMS)系统广泛应用于压力传感器，重时不会保留之前转换的信息。这样可以让ADC输出与力传感器，陀螺仪等。微机械系统的优势在于可用现输入之间形成一对一的映射关系。这种特性是传统有集成电路工艺制造，如CMOS。因此基于微机械系AEADC所不具备的，而这也正是转换相互独立的传感统，现代微电子技术制造工艺的传感器系统具有易集器输出信号所需要的。成、功耗低、成本低、可靠性高等特点⋯。1系统设计微机械传感器与数字输出的接口ASIC构成集成MEMS传感器接口ASIC系统结构图如

7、图1所示。接传感器的重要组成部分。传感器感知外部环境某种I=IASIC由可编程增益放大器(PGA)和A2ADC构成。敏感变量如电阻、电荷之类参量发生变化，然后经过可编程增益放大器首先可以实现隔离功能．使传感器结信号处理，产生可供ADC转换的电压或电流信号，最构不影响信号处理电路的性能。同时能够根据需要对传后经ADC转换为可供处理的数字信号。感器输出的微弱信号进行放大，产生适合ADC转换的电增量AX,ADC是一种过采样ADC，通常由△∑调制压信号。△∑调制器与降采样滤波器组成AEADC，器和降采样滤波器组成，它与传统AEADC有