用于微热板式气压传感器的数字集成电路设计

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热导式气压传感器广泛应用于航天、化工、半导体加工、食品加工、电子封装以及科学研究等诸多领域。随着微机电系统(MEMS)和集成电路(IC)技术的飞速发展,热导式气压传感器的微型化与集成化成为一个重要的研究方向。 本文针对微热板式气压传感器的响应特性,设计了集成微气压传感器的系统结构,并着重设计了传感器的信号处理数字集成电路。该数字电路集成了A/D采样控制、数字滤波、气压测量与LED显示驱动等功能,能够控制芯片ADS8401对测量信号进行采样,并对采样信号进行必要的数字滤波处理,用查表法来实现气压信号的实时显示控制,最后用扫描方式动态地在LED上显示测量得到的气压信号。该数字集成电路与微热板式气压传感器、A/D芯片集成,不仅可以减小传感器系统的体积,降低系统的功耗,还可以提高整个测量系统的性能。 本文结合该集成电路的设计过程,分析了数字集成电路设计的关键技术和设计方法,并使用硬件描述语言Verilog HDL进行基于RTL级的设计开发,将该设计通过Mentor Graphic公司的仿真软件Modelsim SE 5.8c功能验证以及Altera公司的FPGA开发验证软件Quartus Ⅱ4.0的预综合后,运用Synopsys公司提供的EDA平台进行ASIC实现。ASIC实现过程:先用综合工具DC(Design Compiler)对设计进行门级的综合得到门级网表;然后用时序验证工具PT(Prime Pime)对设计进行静态时序的分析与验证,确保设计时序的合理性;同时选用形式工具Formality对设计进行了形式验证,确保设计层次间转换后的功能一致性;最后用版图工具Astro对设计进行了布局、布线以及版图验证,得到流片所必须的GDSⅡ格式版图文件,完成了该数字集成电路的所有设计与验证工作。综合与版图设计采用Artisan公司的库单元及smic 0.18um标准CMOS工艺。
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