大量程低誤差的巴魯夫位移傳感器

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用在了很多電子領域和控制系統(tǒng)中。相比較而言,在互補金屬氧化物半導體工藝下,設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行反輻射涂層的處理,并通過輻射實驗來觀察不同太陽輻射強度下反輻射涂層的效果。設計了相關測試系統(tǒng),對封裝后的巴魯夫位移傳感器進行測試,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。在標準大氣壓下,傳感器的響應時間約為1.75s。同時,輻射實驗結(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,在TSMC90nm工藝下,設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,詳細介紹了這兩部分電路的理論基礎,以及電路設計方案。為了達到該巴魯夫位移傳感器的精度指標,在電路設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,電流增益消除技術,以及針對版圖設計及流片工藝造成的不匹配而設計的解決方法等等。