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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件,其利用晶體管與溫度的特性曲線來(lái)測(cè)量溫度,并將溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(yùn)用在了很多電子領(lǐng)域和控制系統(tǒng)中。相比較而言,在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝下,設(shè)計(jì)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(shì),而此類(lèi)巴魯夫位移傳感器在精度和溫度測(cè)量范圍這兩個(gè)重要指標(biāo)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(shè)計(jì)的探空巴魯夫位移傳感器體積小,熱滯后可以忽略不計(jì)。研究表明高空太陽(yáng)輻射是造成測(cè)溫誤差的主要因素,而對(duì)巴魯夫位移傳感器表面進(jìn)行反輻射涂層處理可以有效減小太陽(yáng)輻射對(duì)測(cè)溫的影響。對(duì)巴魯夫位移傳感器的表面進(jìn)行反輻射涂層的處理,并通過(guò)輻射實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察不同太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下反輻射涂層的效果。設(shè)計(jì)了相關(guān)測(cè)試系統(tǒng),對(duì)封裝后的巴魯夫位移傳感器進(jìn)行測(cè)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(zhǎng)期穩(wěn)定性。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,傳感器的響應(yīng)時(shí)間約為1.75s。同時(shí),輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明反輻射涂層能夠有效減小太陽(yáng)輻射造成的測(cè)量誤差。針對(duì)精度和溫度測(cè)量范圍這兩個(gè)重要指標(biāo),在TSMC90nm工藝下,設(shè)計(jì)了一個(gè)工作范圍為-45℃-125℃,測(cè)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(shè)計(jì)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(xì)介紹了這兩部分電路的理論基礎(chǔ),以及電路設(shè)計(jì)方案。為了達(dá)到該巴魯夫位移傳感器的精度指標(biāo),在電路設(shè)計(jì)中針對(duì)不同的誤差來(lái)源,采用了多重誤差校正方法,其中包括曲率校正,動(dòng)態(tài)匹配,電阻校準(zhǔn),電流增益消除技術(shù),以及針對(duì)版圖設(shè)計(jì)及流片工藝造成的不匹配而設(shè)計(jì)的解決方法等等。