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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張志田
研究生(外文):CHANG, CHIH-TIEN
論文名稱:互補式金氧半場效電晶體之微功率能帶參考電壓、參考時間與溫度感測器
論文名稱(外文):CMOS Micropower Bandgap Reference, Time Reference and Temperature Sensor
指導教授:劉深淵---
指導教授(外文):Shen-Iuan Liu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:電機工程學系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1998
畢業學年度:86
語文別:中文
論文頁數:126
中文關鍵詞:能帶參考電壓參考電流參考時間溫度感測器
外文關鍵詞:Bandgap ReferenceCurrent ReferenceTime ReferenceTemperature Sensor
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本論文主要分為三篇:互補式金氧半場效電晶體之微功率能帶參考電壓、參考時間及
溫度感測器。 互補式金氧半場效電晶體之微功率能帶參考電壓主要是利用傳統能帶參
考電壓的概念,而在原本以成對的雙載子接面電晶體來產生與絕對溫度成正比之電流和電
壓的部分,以金氧半場效電晶體偏壓在弱反轉區的技巧來替代產生;再配合CMOS製程下簡
單的垂直式pnp雙載子接面電晶體,以期在微功率的要求下,輸出一參考電壓,使其在一
定的溫度變化範圍內,此電壓值能維持穩定。在此一部分,我們設計一操作於1.5V單電池
電壓,功率消秏在0.5uW以下,溫度變化在-40∼100℃內的能帶參考電壓,然而目前的測
試結果並不夠理想,期望第三代晶片有更好的表現。 不同於第一篇,互補式金氧半場
效電晶體之參考時間是利用CMOS側生式pnp雙載子接面電晶體來產生和溫度相關的電流和
電壓,以補償出參考電流,再以此參考電流設計單擊電路,產生一脈波寬度和溫度變化無
關的參考時間。在此一部分,我們設計一操作於3V電壓,溫度變在-40∼100℃內的參考
電流和參考時間,雖然參考電流的輸出不盡理想,然而由於電路中的參考電壓及參考電流
是一起變化,我們得到一變化在10%以內,脈波寬度1.5uS的參考時間。 最後利用前兩
篇製作和溫度相關電路的經驗,我們利用一參考電流和一隨著溫度上升而電流值上升的電
流作為感測電路,配合一階三角積分調變的技巧作為類比數位轉換器,設計一工作於3V電
壓,感測溫度範圍在-40∼100℃的溫度感測器,並附有一能帶參考電壓。經實測後,感
測電路部分的電流比和溫度有相當不錯的靈敏度,然而對於類比數位轉換器的設計並未成
熟,並未將感測信號確實地表現在數位輸出方面,以致有高達20℃的誤差,仍有待改進;
能帶參考電壓方面則達到77ppm/℃的溫度係數。
There are three topics in this paper : CMOS micropower bandgap reference,
time reference and temperature sensor. The CMOS micropower bandgap referenc
e mainly utilizes the traditional concepts of bandgap reference, replaces the
original PTAT ( Proportional To Absolute Temperature ) part formed by BJT pair
with CMOS devices operating in the weak inversion region. Also uses the verti
cal pnp BJT formed by CMOS process. Hoping that under micropower, the circuit
could output a reference voltage which is stable suffering from the limiting t
emperature variation. In this topics, we design a bandgap reference which oper
ates under 1.5V, single battery, consumes power less than 0.5uW and suffers te
mperature varying from -40℃to 100℃. However, the test results is not so good
that the 3rd chip is under designing. Different to the 1st topic, the CMOS
time reference utilizes the CMOS lateral pnp BJT to design currents and volta
ges relating to temperature variation and uses these to compensate the current
reference. By this current reference, we could design a one-shot circuit to f
orm a pulse not varying with different temperature, a time reference. In this
topics, we design a current reference and a time reference which operate under
3V power supply and suffer temperature variation from -40℃to 100℃. Although
the current reference''s output is not so good, we have a 1.5uS time reference
which and varies in 10% error. This is because the voltage reference and curr
ent reference vary together. Finally, with the experiences of designing cir
cuits relating to temperature, we utilize a current reference and a current up
with temperature up and 1st-order delta-sigma ADC to design a temperature sen
sor which operates under 3V power supply and suffers temperature variation fro
m -40℃to 100℃and a bandgap reference. After testing, the current ratio of se
nsing part is sensitive to temperature varying but the function of ADC is not
so good that the temperature sensor has errors up to 20℃.The bandgap referenc
e has a 77ppm/℃temperature coefficient.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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