Teplotní senzor s dvojím oscilátorem

Abstract

Tématem diplomové práce byl návrh polovodičového integrovaného obvodu pro měření teploty, jenž dodává naměřené hodnoty v digitálním tvaru. Z několika možných principů byl pro svoji robustnost zvolen senzor se dvěma relaxačními os-cilátory. Přestože v principu postačuje pouze jednobodová kalibrace, z důvodu nepřesných poměrů parametrů jednotlivých tranzistorů bylo nutné použít dvojbo-dovou kalibraci. Hlavní myšlenka tohoto návrhu spočívá v použití nekalibrovaných analogových bloků, jež jsou použity pro výpočet teploty v digitální části. Přestože se tím na-výší celkový počet tranzistorů, lze dosáhnout velkého kalibračního rozsahu s dobrou linearitou. Návrh byl proveden v technologii TSMC 180nm, včetně layoutu a umístění kontak-tovacích plošek.

This thesis is dealing with design procedures needed for successful design of semiconductor temperature sensor with digital output. Among several approached discussed and evaluated, dual relaxation oscillator proved to be the most robust solution. Although in theory only single-point calibration is needed, it does not provide enough accuracy due to device mismatch. The key idea of this design lies in moving the trimming circuitry from the analog sensor core to the digital processing portion. Although the total number of transistors is increased, it allows for large trimming range with good linearity. Design steps are described using TSMC 180nm mixed-signal technology. A complete IC layout with I/O pads is presented.