关键词：
温控
模拟前端
SAR ADC
摘要：
随着科技的发展,对温度实现精准的智能化控制显得格外重要。通过传感器、控制算法和自动调节装置,实现实时监测和调节温度,提高系统的效率和响应速度。温度控制芯片的模拟前端电路扮演着连接温度传感器和数字处理单元的桥梁,对于确保温度控制系统的准确性、稳定性和可靠性至关重要。前端电路通常用于放大,处理和转换传感器采集的温度信号。这些电路通常包括放大器、滤波器和数据转换器。放大器用于增加传感器输出信号的幅度,滤波器用于去除噪声和干扰,数据转换器用于将模拟信号数字化,供给数字处理单元。
依据温度控制芯片需求,本文设计了一款用于智能温控芯片的模拟前端电路,包括前置放大器,低通滤波器和12位SAR ADC。前置放大器采用轨到轨运算放大器,其输入共模电压和输出共模电压都可以接近正负电源电压。低通滤波器采用五阶切比雪夫型,使其过渡带快速衰减,以达到抗混叠的作用。对于12位SAR ADC,考虑到低功耗,高精度和小面积,采用R-C混合型DAC,高八位电荷定标,低四位电压定标。在高位电容式的设计中,使用了温度计编码和二进制译码方式,并在版图布局中采用共质心的对称结构,可有效抑制寄生电容、器件失配及信号串扰。
基于SMIC0.18um CMOS工艺,完成智能温控芯片模拟前端电路的电路原理图设计及版图设计。仿真结果显示,采用1.8V电压,放大器的增益为80.2d B,共模抑制比为94d B,失调电压为45.2u V。将放大器,滤波器和ADC连接成整体,输入139.51Hz的正弦信号,整体电路实现将输入的模拟信号放大,并转换为数字信号的功能,各个工艺角不同温度下的仿真结果显示有效位数（ENOB）为10.71Bits,整体电路面积为1012×387um2。
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