طراحی سطح مداری یک سنسور هوشمند دما با خروجی duty cycle در تکنولوژی cmos 0.7µm استاندارد

دما یکی از کمیاتی است که نقشی مهم در تصمیم گیری دارد. اگر در یک دستگاه دما به خوبی اندازه گیری نشود و بر حسب این اندازه گیری تصمیمات درستی اتخاذ نشود، ممکن است به معیوب شدن دستگاه و یا نقص اساسی در عملکرد آن منجر شود. در پایان نامه پیش رو حسگر دمایی را در تکنولوژی cmos 0.7µm استاندارد طراحی می کنیم. خروجی این حسگر یک موج مربعی است که duty cycle آن وابستگی خطی با دما دارد و برای میکروکنترلرهایی که مبدل داخلی a/d ندارند بسیار مناسب است. عنصر اصلی سنجش در حسگر هوشمند، ترانزیستور bjt از نوع pnp است که در تکنولوژی cmos عنصری پارازیتی به حساب می آید. همان گونه که می دانیم ولتاژ بیس-امیتر یک ترانزیستور bjt با افزایش 1 درجه دما حدود 2 میلی ولت کاهش پیدا می کند. منحنی ولتاژ بیس -امیتر ترانزیستور پارازیتی bjt که در تکنولوژی cmos وجود دارد آنقدر خوش رفتار هست که بتوان از آن به عنوان عنصر اصلی سنجش استفاده کرد. از تکنیک هایی مثل chopping و dem برای کم کردن خطای خروجی استفاده می شود. این حسگر دارای خطای کمتر از یک درجه در گستره دمایی ?45- تا ?130 سانتی گراد است، جریان مصرفی آن کمتر از 100 میکروآمپر و ولتاژ تغذیه آن بین 2.7v تا 5.5v بوده و حدتفکیک آن نیز (resolution) بهتر از 10 میلی کلوین در 10 میلی ثانیه است. پس از هدف گذاری اولیه، ابتدا این حسگر به صورت سیستمی بررسی شد و سپس با توجه به خصوصیات مورد نیاز طراحی صورت گرفت. خواهیم دید با طراحی مناسب قادریم به خطای کمتر از 0.4 درجه در تمام گستره دمایی برسیم. البته با در نظر گرفتن تعریف مشخصی که در پروژه سیستمی از خطا ارائه شده، می توانیم با اطمینان خطای 3? این تراشه را زیر 0.7 درجه بدانیم که اگر خطاهای مربوط به بسته بندی و پایه گذاری را هم لحاظ کنیم، خطای نهایی زیر 1 درجه خواهد بود.