طراحی سنسور هوشمند دما در تکنولوژی cmos 0.18?m با توان مصرفی حدود 0.1mw
چکیده
دما یکی از کمیاتی است که نقش مهمی در تصمیم گیری دارد. بنابرین لازم است این کمیت با دقت کافی اندازه¬گیری شود. امروزه، سنسورهای دمایی نظیر مقاومت پلاتینیوم و ترموکوپل که سنسورهای دقیقی هستند، جای خود را به سنسورهای دمای طراحی شده در تکنولوژی cmos، با دقت بالا، داده¬اند. در این پایان نامه به شرح نحوه¬ی طراحی حسگر هوشمند دمایی که در تکنولوژی 0.18?m طراحی شده است پرداخته می¬شود. این حسگر دمای ?c ??- تا?c 130 را با خطای کم تر از c? ? اندازه می-گیرد. حد تفکیک این مدار کم¬تر از mk10 در زمان اندازه گیری ms10 می¬باشد. توان مصرفی سنسور نیز با منبع ولتاژ v2 کم¬تر ازmw 1/0 می¬باشد. عنصر اصلی سنجش در حسگر هوشمند ترانزیستور دوقطبی از نوع pnp عمودی است که در تکنولوژی cmos عنصر پارازیتی به حساب می¬آید. ضمنا سیگنال خروجی این حسگر یک موج مربعی است کهduty cycle آن متناسب با دما می¬باشد و رابطه ای خطی با دما دارد. در مرحله¬ی اول، سنسور در سطح سیستمی طراحی شد. همچنین دریافتیم به کارگیری تکنیک هایی نظیر dem و chopping برای رساندن خطا به مقدار کم¬تر از c? ? ضروری است. در طراحی در سطح مدار نیز با توجه به مقادیری که در طراحی در سطح سیستم برای رسیدن به خطای کم ¬تر از یک درجه سانتیگراد به دست آمد، اجزای مدار طراحی شد. سپس سیستم کلی در سطح ترانزیستور شبیه سازی شد و دقت مدار به مقداری بهتر از c? ? رسید. سپس نویز کل مدار محاسبه شد تا حد تفکیک مدار به دست بیاید. همچنین، مدار طراحی شده با ویژگی های ذکر شده و با منبع تغذیه¬ی یک ولت طراحی شد. طراحی با چنین ولتاژ پایینی، یک طراحی چالش انگیز است. برای غلبه بر چالش های آن از یک تقویت کننده¬ی rail-to-rail و یک تقسیم کننده¬ی ولتاژ خازنی همچنین یک اشمیت تریگر متفاوت بهره گرفتیم.