大量程低誤差的巴魯夫位移傳感器
巴魯夫位移傳感器是將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號的元件,其利用晶體管與溫度的特性曲線來測量溫度,并將溫度轉(zhuǎn)換為電信號輸出。巴魯夫位移傳感器在生活中的利用范圍非常廣,傳統(tǒng)巴魯夫位移傳感器,例如熱敏電阻或鉑電阻,已在很早之前就被運(yùn)用在了很多電子領(lǐng)域和控制系統(tǒng)中。相比較而言,在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝下,設(shè)計于集成電路中的巴魯夫位移傳感器有著面積小、成本低的*優(yōu)勢,而此類巴魯夫位移傳感器在精度和溫度測量范圍這兩個重要指標(biāo)上存在不足。

大量程低誤差的巴魯夫位移傳感器
封裝后的巴魯夫位移傳感器的尺寸約為1.5mm×1mm。由于設(shè)計的探空巴魯夫位移傳感器體積小,熱滯后可以忽略不計。研究表明高空太陽輻射是造成測溫誤差的主要因素,而對巴魯夫位移傳感器表面進(jìn)行反輻射涂層處理可以有效減小太陽輻射對測溫的影響。對巴魯夫位移傳感器的表面進(jìn)行反輻射涂層的處理,并通過輻射實(shí)驗(yàn)來觀察不同太陽輻射強(qiáng)度下反輻射涂層的效果。設(shè)計了相關(guān)測試系統(tǒng),對封裝后的巴魯夫位移傳感器進(jìn)行測試,結(jié)果表明在-90℃-+40℃溫度范圍內(nèi),傳感器的誤差小于±0.2℃,靈敏度約為3.54Ω./℃,傳感器具有較小的回滯差和良好的長期穩(wěn)定性。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,傳感器的響應(yīng)時間約為1.75s。同時,輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明反輻射涂層能夠有效減小太陽輻射造成的測量誤差。針對精度和溫度測量范圍這兩個重要指標(biāo),在TSMC90nm工藝下,設(shè)計了一個工作范圍為-45℃-125℃,測量精度為±0.4℃的巴魯夫位移傳感器。該巴魯夫位移傳感器的設(shè)計主要包括溫度傳感電路部分,以及其后端sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ΣΔADC)部分,詳細(xì)介紹了這兩部分電路的理論基礎(chǔ),以及電路設(shè)計方案。為了達(dá)到該巴魯夫位移傳感器的精度指標(biāo),在電路設(shè)計中針對不同的誤差來源,采用了多重誤差校正方法,其中包括曲率校正,動態(tài)匹配,電阻校準(zhǔn),電流增益消除技術(shù),以及針對版圖設(shè)計及流片工藝造成的不匹配而設(shè)計的解決方法等等。