TMR磁傳感器低噪聲模擬前端檢測電路設(shè)計(jì).pdf

1、TMR（Tunnel Magneto Resistance）磁傳感器是檢測弱磁信號的傳感器，為了配合傳感器檢測盡可能大幅度的磁場強(qiáng)度變化，實(shí)現(xiàn)盡可能高的動態(tài)范圍，其接口電路必須要有極低的噪聲水平。
　　其次，隨著集成電路的發(fā)展，晶體管的特征尺寸和面積都在不斷縮減，這對模擬電路設(shè)計(jì)來講，電路的失調(diào)和閃爍噪聲的影響會因此而變得越來越顯著。為了克服集成電路發(fā)展而帶來的這些影響，模擬電路設(shè)計(jì)在未來的發(fā)展中一定會投入精力和研發(fā)力度，來攻克這

2、一難題。因此，可以預(yù)見，在未來的模擬集成電路設(shè)計(jì)中，低噪聲低失調(diào)技術(shù)將會得到業(yè)界的普遍使用。所謂未雨綢繆，提前在這一領(lǐng)域做深入的研究探索，具有重要的意義。目前在低失調(diào)低噪聲前端檢測電路電路設(shè)計(jì)方面，廣泛采用的技術(shù)有斬波和自動調(diào)零兩種。結(jié)構(gòu)有電容耦合和電流反饋。盡管前端檢測電路的發(fā)展基于此基礎(chǔ)取得了很多成果和進(jìn)步，但是仍有不足和存在有待深入研究的地方。本論文將就存在的問題給出嘗試性解答。
　　本論文對前端檢測電路的低失調(diào)低噪聲技術(shù)進(jìn)

3、行了探討。分析了失調(diào)和噪聲產(chǎn)生的原因，為了消除失調(diào)和低頻噪聲的影響，本文采用了雙斬波穩(wěn)定技術(shù)，即輸入級斬波與系統(tǒng)級斬波。輸入級斬波能夠使失調(diào)電壓與低頻噪聲能夠降低到一定水平，再結(jié)合系統(tǒng)級斬波的使用，低頻噪聲能夠被進(jìn)一步降低。雙斬波技術(shù)的使用能夠大大提高噪聲性能。斬波技術(shù)帶來的紋波問題，通過本文設(shè)計(jì)的紋波抑制回路給予消除。紋波抑制回路能夠代替設(shè)計(jì)難度較高的低通濾波器的使用。除此之外，為了降低增益誤差帶來的影響，本文設(shè)計(jì)了增益誤差補(bǔ)償策略，

4、DEM（Dynamic Element Matching）和GEC（Gain Error Correction）回路的使用，完成了對增益誤差的補(bǔ)償。
　　另外，在本論文中，還實(shí)現(xiàn)了ΔΣ調(diào)制器的設(shè)計(jì)，使前端檢測電路與調(diào)制器密切結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字流的輸出。最終，本論文完成了整體電路的設(shè)計(jì)，以及版圖的設(shè)計(jì)與繪制工作。
　　本論文的后仿結(jié)果為：在1Hz處的等效輸入噪聲小于等于8nV/√Hz，閃爍噪聲的拐角頻率小于等于0.7mHz。ΔΣ