臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文的主要目的在於研究適用於離子敏感性場效電晶體之酸鹼感測計系統晶片的實現，包括前端的類比電路和後端數位電路的設計及實現，整個設計流程從了解原理、電路設計及模擬及實體佈局，在本論文中均有詳述。
在酸鹼感測計的系統中，經由前端訊號檢測電路、訊號準位調整電路、類比/數位轉換器所穫得的數位值為一相對的值，兩點校正電路用以將此一數值轉成絕對的數位值，而二進碼轉BCD碼電路將兩點校正電路輸出的12位元二進碼轉成4組BCD碼，以分別顯示十位、個位、小數點下一位、小數點下兩位的酸鹼值。在顯示器部份使用一3位半的數字型液晶顯示器(LCD)，LCD驅動電路可用來推動此一液晶面板。
設計方法的重點分別是；數位訊號的處理、類比電路特性的操作和混模式電路佈局設計的技巧，將於本篇論文中探討。
整體晶片的量測結果包括功率消耗及電壓準位，在前端類比電路的部分包括檢測電路、電壓調整電路和晶體振盪電路皆能正常運作。
本篇論文共完成一個晶片的設計，所有晶片的實現均委託CIC(Chip Implement Center)以聯電0.5μm DPDM的製程技術來製作完成。

This thesis presents a design and implementation of mixed-mode integrated circuit chip for ISFET based pH meter applications. All of the design flow processes, such as circuit theory, circuit design and simulation and physical layout are included in this thesis.
In the pH meter system, the readings obtained after signal readout circuit, signal level tuning circuit and analog to digital converter are relative values. The two-point calibration circuit is used to obtain the absolute value. The binary to BCD code converter translates 12 bits binary code into four sets of BCD code, which can display 4 digits of pH value respectively from the two-point calibration circuit. We use a 3 1/2 digits LCD panel to display the measurement results. A LCD driving circuit is used to drive this LCD panel.
Key issues related to design methodology, signal processing, circuit operation and mixed-signal physical layout skills are developed in this thesis.
The whole chip measure results include power consumption and voltage position. The analog circuit includes signal readout, signal level tuning and oscillator can function work.
In this thesis, single chip has been implemented. The chip has been implemented using UMC 0.5um DPDM process technology through CIC (Chip Implement Center).

中文摘要……………………………………………………………………………….i
英文摘要………………………………………………………………………………ii
誌謝……………………………………………………………………………..…….iii
目錄…………………………………………………………………………………...iv
圖目錄…………………………………………………………….…………………vi
表目錄…………………………………………………………….………………...viii
第一章 緒論………………………………………………………………………..…1
1-1研究背景……………………………….………….…………………………..1
1-2研究動機及目的…………….……….………….…………………………….2
1-3論文架構及研究流程…….…..……………….………………………………2
1-4設計流程與設計方法……….………………………………………………...3
1-4-1設計流程…………………………………………………………………….3
1-4-2設計方法…………………………………………………………………….3
第二章 標準元件庫之建置…………………………………………………………..5
2-1實體元件庫……………………………………..…………..……....…..…….5
2-1-1標準細胞元件之佈局………….………………..……….….……....…..….6
2-1-2輸入/輸出元件之佈局…………………………..………..….……....…..….7
2-1-3自動繞線之標準細胞元件之佈局…….………..……….….……....…..…14
2-2邏輯元件庫……………………………………..………….……....…..…….15
2-2-1提供模擬軟體使用之模型…………………...…………….……....…..….17
2-2-2提供合成軟體使用之模型…………………...……………….…....…..….18
第三章 酸鹼感測計系統架構規格……………………………….….………….….21
3-1系統架構說明………….………………………..……………...……………21
3-2晶片佈局討論………………………………………………….……………24
第四章 系統整合與測試規劃……..…………………………………….………….27
4-1前端混模電路設計………………………………………………..…………27
4-1-1前端檢測調整電路…………………………………………….…………27
4-1-2雙斜率類比/數位轉換器…………….……………………….……………28
4-1-3參考電壓產生電路……………………………………………...…………31
4-2後端混模電路設計..…………………………………………………………34
4-2-1兩點校正電路…………………………………………………………….34
4-2-2二進位轉BCD碼電路…………………………………………………….36
4-2-3 LCD驅動電路…………………………………………………………39
第五章 結果與討論…………………………………………………………………43
5-1整體晶片之規劃……………..………………………………………………43
5-2整體晶片模擬之結果………………………………………………………45
5-3晶片測試結果與討論………………………………………………………48
第六章 結論與展望…………………………..……………………………..……53
6-1結論……………………………………………………………………….….53
6-2未來展望……………………………………………………………………..54
附錄一………………………………………………………………………………..55
附錄二…………………..……………………………………………………………57
附錄三………………..………………………………………………………………61
附錄四……………………………………………………………………………….63
參考文獻….…..…………………………………………………………………...…65
作者自傳………………………………………………………………..……………67

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