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自从2009年我国提出“感知中国”之后,物联网成为国家的五大新兴战略性产业之一,在全国受到了广泛关注。而传感器因处在物联网的最底层,其发展水平的高低对物联网的发展起着日益重要的作用。传感器的功能是把自然界中的非电学信号转换为电学信号,最后用模拟信号的形式输出,其幅度非常低,有的仅为几个mV。因此,传感器需要提供一个读取电路,主要用来读出微弱的模拟信号,然后将其转换成离散的数字信号,以便于供给后续计算机等进行处理。由于传感器处理的低频信号非常接近直流信号,频率通常仅有数个Hz,在低频条件下,漂移、1/f噪声、失调等噪声会混入信号频带之内,而影响整个电路的精度。因此,应用于传感器领域的ADC应将频带内的噪声滤除,从而提取有用的信号,同时还要具有高线性度、高精度、以及低失调等优点。本论文首先分析了在CMOS工艺前提下,设计高精度温度传感器的原理和方法,然后设计完成了一款CMOS工艺的高精度温度传感器,精度可达±0.5°C。CMOS工艺智能温度传感器主要是由温度感知电路、片内Sigma-Delta ADC和一些接口电路共同组成。本论文对CMOS工艺条件下,高精度温度传感器的结构选取和具体电路设计进行了详细分析,并针对决定系统最终性能的温度感知电路和Sigma-Delta ADC两部分内容进行重点研究,从而提出了优化电路结构、降低非线性误差的一些可行性方案,最终提高了温度传感器的线性度与精度。智能温度传感器的的主要性能参数有线性度、精度和功耗等,这些指标的优劣主要由温度感知电路和ADC决定。本论文分析了 BJT感温器件合适的工作区间,从而减小各种非理想因素的影响;采用联合双采样技术来消除运放失调和1/f噪声等低频噪声;选取两阶的Sigma-Delta ADC将模拟电压信号转化为数字信号,从而在保证了 ADC所需精度的前提下降低功耗。本设计基于Global foundries 0.18μm CMOS工艺,电源供电电压为1.8V,系统的采样频率为25 kHz,能够实现15次/s的转换速度,测温范围达到-40℃到80℃,测温精度为±0.5℃。仿真结果表明,Sigma-DeltaADC有效位数为15位,因此,满足温度传感器对ADC至少13.5位精度的要求。整个芯片功耗仅为0.15mW,芯片核心面积为 880μm×620μm。