應用於溼度感測器之低電壓低功率三角積分調變器

Abstract

近年來由於積體電路製程的進步以及微機電系統的半導體後製程發展，感測器被廣泛的應用在許多不同的領域。在環境監控這個應用上，有關無線感測網路的概念已經被提出來討論。在無線感測網路中，需要低功率消耗的感測器前端電路來滿足長時間監控的需求。在這篇論文裡，我們實現一個應用在濕度感測器的超低功率三角積分調變器 這篇論文中提到了有關低電壓、低功率的三角積分調變器的設計技術。利用切換電容式積分器來實現一個二階的三角積分調變器。為了降低整個系統的功率消耗，所設計的運算放大器操作在weak inversion，功率消耗只有 200nW。為了降低運算放大器的非理想性效應，電路中使用correlated double sampling 的技巧。由於系統操作在1V 的低電壓環境，有關開關的驅動問題以及運算放大器直 流增益的提升都有探討。為了降低clock feedthrough 的問題，所有的switch 都是使用NMOS dummy switch。 所提出的電路架構將被實現在TSMC CMOS 0.18 µm 的製程，其晶片面積為 m m µ µ 37 . 0 63 . 0 × (不包含PAD)，當取樣頻率在6.4k Hz、頻寬被設定在50Hz 及 電壓為1V 時，可以得到最大之訊號失真雜訊比(SNDR)為52.75dB，動態範圍 (Dynamic Range)為52.39dB。此電路系統總共的功率消耗為 1.5 uW。