發(fā)布時(shí)間：2024-01-31 03:01

　　隨著科技的發(fā)展,人們對(duì)環(huán)境問題日益關(guān)注,氣體傳感器已經(jīng)應(yīng)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(biāo)氣體的濃度,需要設(shè)計(jì)專門的后端檢測(cè)電路將該變化值實(shí)時(shí)顯示在電腦上。完整的后端檢測(cè)電路需要包括參數(shù)測(cè)量、信號(hào)轉(zhuǎn)換以及實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓δ�。同時(shí)為了拓寬氣體傳感器的應(yīng)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(guān)注于測(cè)量電路,控制接口電路并未詳細(xì)設(shè)計(jì),需依賴于各種儀器設(shè)備方可正常工作。因此本文將基于兩種常用的測(cè)量電路,從芯片功能的完整性出發(fā),設(shè)計(jì)兩款控制接口電路芯片,能夠?qū)崿F(xiàn)后端檢測(cè)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(shè)計(jì)了一款控制接口電路芯片。該芯片為數(shù)�；旌闲酒�,模擬部分利用電阻分壓電路以及ADC電路將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閘Obit的數(shù)字信號(hào),數(shù)字部分主時(shí)鐘頻率為8MHz,利用對(duì)特定寄存器進(jìn)行配置實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(cè)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(xué)位級(jí)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(shí)包括參數(shù)測(cè)量、信號(hào)轉(zhuǎn)換以及實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓δ堋Ｏ到y(tǒng)的整體模塊如圖１．２所示，??測(cè)量電路將氣體傳感器的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將模擬電??壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，控制接口模塊將信號(hào)存儲(chǔ)在相應(yīng)模塊并通過??通信接口傳輸至主機(jī)。對(duì)于高級(jí)氣體檢測(cè)....

圖１．３基于電阻分壓法的后端電路：⑷Ｋｈａｋｐｏｕｒ等人的設(shè)計(jì)叫（ｂ）Ａｆｒｉｄｉ等人的設(shè)計(jì)剛??（ｃ）Ｐｉｅｒｏ?Ｍａ丨ｃｏｖａｔｉ等人的設(shè)計(jì)間（ｄ）Ｄ．?Ｂａｒｒｅｔｔｉｎｏ等人的設(shè)計(jì)丨３０１??

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接處理，依然要依賴于ＡＤＣ電路，因此還??有進(jìn)一步可提高的空間。國內(nèi)大連理工的唐禎安教授在２０１３年設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)加熱電壓電路以及采集電路，??但是同樣不能與外部通信，實(shí)際工作時(shí)需要借助很多實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)???２．?２芯片模擬部分??芯片模擬部分主要包含測(cè)量電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、以及電源管理模塊，其中??前兩部分電路為信號(hào)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(gè)部分展開介紹。??２．２．?１測(cè)置電路??芯片的測(cè)量電路包....

本文編號(hào)：3890840