用于霍尔传感器读出电路的ADC设计

发布时间：2018-06-23 22:25

本文选题：霍尔传感器 + ADC　；参考：《北方工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：20世纪开始,随着集成电路技术水平的快速提高,设计者将感应元件和信号调节电路集成起来组成了初期的传感器。传感器作为实现自动检测和自动控制的首要环节,越来越向着微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化的方向发展。目前各种类型的传感器已经运用到生活的各个方面,比如温度传感器DS18B20,广泛应运于粮仓、深井、航空,时刻监测温度变化;超声波传感器TCT40-16F/S用于寻物、避障、探测;常见的还有用于火灾报警的烟雾传感器MQ-2,用于交通管制的酒精传感器MQ-3等等,其中,霍尔传感器以其体积小、敏锐度高、抗磁扰能力强等优点成功成为全球排名第三的传感器产品,在国内外具有良好的市场前景。随着霍尔传感器的广泛应用,其感知信号的处理成为了关键问题,为此本文对霍尔传感器的后期处理电路进行了研究。霍尔传感器读出电路主要包含可变增益低噪声放大器和模数转换器(ADC),ADC作为传感器读出电路的接口电路,其性能优劣直接影响传感器读出信号的质量。逐次逼近寄存器型模数转换器(SARADC)常用于采样速率低于5MHz的结构中,它具有中高分辨率、低功耗、小尺寸等优点。这些优点使SARADC获得了广泛的应用,比如便携式电池供电仪表、可穿戴式设备、工业控制和数据信号采集器等。如今传感器芯片集成度越来越高,功耗问题日益突出,作为低功耗模数转换器的典型代表,SARADC的地位越来越重要。本文设计通过对霍尔传感器(工作频率远小于1MHz)进行研究,从两个方面考虑:第一,为了提高精度,设计了采样保持电路和比较器,电路中使用了寄生补偿电容,降低了寄生电容的影响;第二,从低功耗的角度出发,采用分段电容阵列结构,在新结构中,电容上极板采样,使用单向开关,与传统结构相比,减小了面积降低了功耗。本设计中涉及的数字电路和模拟电路均采用全定制设计,以方便后期改进优化。使用SMIC0.18μmCMOS工艺,设计了一个12bit、1MHz采样率的SARADC芯片,基于Cadence平台对ADC进行了前仿和后仿。后仿结果显示整体电路在1MHz采样率下工作时,有效位数为11bit,面积为0.401mm2,功耗为 0.27mW。
[Abstract]:In the 20th century , with the rapid increase of the technology level of integrated circuits , the designer has integrated sensing element and signal conditioning circuit to form the initial sensor . The sensor is widely used in various aspects of life , such as portable battery power supply instrument , wearable device , industrial control and data signal collector . This paper designs a 12bit , 1MHz sampling rate SARADC chip by using SMIC0 . 18渭m CMOS technology , designs a 12bit , 1MHz sampling rate SARADC chip , designs a 12bit , 1MHz sampling rate SARADC chip based on the Cadence platform , designs a 12bit , 1MHz sampling rate SARADC chip , uses SMIC0 . 18渭m CMOS technology , designs a 12bit , 1MHz sampling rate SARADC chip , uses SMIC0 . 18渭m CMOS technology , designs a 12bit , 1MHz sampling rate SARADC chip , the effective digit is 11bit , the area is 0.401mm2 , and the power consumption is 0.27 mW .
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN792;TP212

【参考文献】