發(fā)布時間：2024-01-31 03:01

　　隨著科技的發(fā)展,人們對環(huán)境問題日益關注,氣體傳感器已經應用到日常生活中的諸多方面。MEMS氣體傳感器通過表面敏感材料電阻的變化來反映空氣中目標氣體的濃度,需要設計專門的后端檢測電路將該變化值實時顯示在電腦上。完整的后端檢測電路需要包括參數(shù)測量、信號轉換以及實時傳輸?shù)墓δ�。同時為了拓寬氣體傳感器的應用范圍,該電路必須要有控制功能,支持多種工作模式。但是目前后端電路多關注于測量電路,控制接口電路并未詳細設計,需依賴于各種儀器設備方可正常工作。因此本文將基于兩種常用的測量電路,從芯片功能的完整性出發(fā),設計兩款控制接口電路芯片,能夠實現(xiàn)后端檢測電路所需的所有功能,以保證系統(tǒng)的便攜性與靈活性。首先本文基于傳統(tǒng)的電阻分壓法設計了一款控制接口電路芯片。該芯片為數(shù)模混合芯片,模擬部分利用電阻分壓電路以及ADC電路將電阻信號轉變?yōu)閘Obit的數(shù)字信號,數(shù)字部分主時鐘頻率為8MHz,利用對特定寄存器進行配置實現(xiàn)了對系統(tǒng)的靈活控制,提供了多種工作模式,利用I2C接口完成了與外界的數(shù)據(jù)交換,滿足了后端檢測電路的所有需求。本芯片在SMIC180nm CMOS工藝下完成流片,數(shù)字部分尺寸為0.32mm×0.16m...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２后端電路系統(tǒng)模塊框圖??

?第１章緒論???時包括參數(shù)測量、信號轉換以及實時傳輸?shù)墓δ�。系統(tǒng)的整體模塊如圖１．２所示，??測量電路將氣體傳感器的電阻信號轉換為模擬電壓信號，信號轉換電路將模擬電??壓信號轉換為便于傳輸?shù)臄?shù)字信號，控制接口模塊將信號存儲在相應模塊并通過??通信接口傳輸至主機。對于高級氣體檢測....

圖１．３基于電阻分壓法的后端電路：⑷Ｋｈａｋｐｏｕｒ等人的設計叫（ｂ）Ａｆｒｉｄｉ等人的設計剛??（ｃ）Ｐｉｅｒｏ?Ｍａ丨ｃｏｖａｔｉ等人的設計間（ｄ）Ｄ．?Ｂａｒｒｅｔｔｉｎｏ等人的設計丨３０１??

對數(shù)據(jù)進行直接處理，依然要依賴于ＡＤＣ電路，因此還??有進一步可提高的空間。國內大連理工的唐禎安教授在２０１３年設計了一款電路??與傳感器單片集成的芯片０１，此款芯片包含了驅動加熱電壓電路以及采集電路，??但是同樣不能與外部通信，實際工作時需要借助很多實驗儀器。以上控制接口電??....

圖２．１基于電阻分壓法的氣體傳感器后端電路芯片功能模塊框圖??

??］＾?￣?１〇ｂｉｔ??１?￣Ｔ￣??１￣??＾低通濾波器?轉換器??Ｉ?卜?Ｍ?＾?￣￣ｖ＾Ｊ?＼?二??！?ｉ?—｝?—?—ｔｔ?Ｉ—￣＾?ｗ??！?Ｊ???丨丨?ＩＩ??數(shù)鐘制模塊?５??］ＲＨ?｜?辦，；?Ｌ?電源管理鏌塊?■－……?＾?＿．ＳＤＡ？??ｉ?Ｔ?Ｉ?ｊ....

圖２．２固定電阻分壓電路??傳統(tǒng)固定電阻分壓電路的結構如圖２．２所示，Ｒｈ為加熱電阻，ＶＨ為加熱??

?第２章基于電阻分壓法的接口控制電路設計???２．?２芯片模擬部分??芯片模擬部分主要包含測量電路、信號轉換電路、以及電源管理模塊，其中??前兩部分電路為信號通路的前端電路，電源管理模塊為整體的電源模塊，本節(jié)將??從這幾個部分展開介紹。??２．２．?１測置電路??芯片的測量電路包....

本文編號：3890840