【摘 要】
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伴随着集成电路的迅速发展,MEMS（Micro Electro Mechanic System,微电子机械系统）传感器广泛应用于地理勘探、飞行器技术和医疗卫生等各个领域。磁阻传感器作为传感器领域的重要一角,更发挥着其重要的作用。它将微弱的磁信号转换成电信号,从而间接检测相应的物理量。但由于传感器输出为低频微弱的电压信号,普通的接口检测电路的失调和低频噪声以及线性度均达不到要求。因此本文针对磁阻传感
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伴随着集成电路的迅速发展,MEMS（Micro Electro Mechanic System,微电子机械系统）传感器广泛应用于地理勘探、飞行器技术和医疗卫生等各个领域。磁阻传感器作为传感器领域的重要一角,更发挥着其重要的作用。它将微弱的磁信号转换成电信号,从而间接检测相应的物理量。但由于传感器输出为低频微弱的电压信号,普通的接口检测电路的失调和低频噪声以及线性度均达不到要求。因此本文针对磁阻传感器设计了一款专用接口电路。对磁阻传感器工作原理进行分析,确定接口电路设计方案,主要包括前级模拟信号检测电路、（50）-（35）调制器。对常见仪表放大器拓扑结构及工作原理进行对比,根据接口电路低噪声低失调、高输入阻抗和共模抑制比要求,确定电流反馈型仪表放大器。分析其噪声和失调来源,通过斩波调制的方法来消除低频1/f噪声和失调,抑制环路消除失调和斩波引起的高频锯齿波。在仪表放大器基础上,通过熔丝控制逻辑电路实现增益可调和输出零位校准,采用模拟硬件方式设计温补模块。为满足磁阻传感器接口电路性能要求,在传统PTAT带隙结构基础上进行高阶补偿,带隙运放采用斩波技术。通过前级模拟信号检测电路进行放大,该模拟信号将进入AD转换器转化为数字信号。为满足整体接口电路低噪声和低失真的要求,本文采用二阶全前馈（50）-（35）调制器。对其进行系统级设计优化,确定过采样率为1024,采样频率2MHz。确定调制器具体系统参数后完成调制器各模块和整体电路设计。采用0.35um BCD工艺对接口电路中前级模拟信号检测电路进行版图设计,后仿真与前仿性能基本一致。专用可调增益仪表各方面性能为:电流为1.5m A,1Hz处等效输入噪声谱密度为16.87n V/sqrt（Hz）、转角频率约136m Hz、纹波抑制能力82d B、增益3-1280倍可调、零位10m V-1V范围校准;得到带隙输出电压噪声谱密度为956.6n V/sqrt（Hz）@1 Hz,温漂约为1.957ppm/?C。采用0.18um BCD工艺对Sigma-Delta调制器进行版图绘制,调制器整体版图面积仅为0.57mm?0.52mm,后仿真得到:总功耗仅为1.5m W,当输入幅度为-8d BFs,频率为916 Hz的正弦信号,加1Hz-70MHz的噪声模型,底噪约为-140d B/sqrt（Hz）,有效位数为15.41位,1Hz动态范围约为132d B。
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