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基于SARADC的CMOS温度传感器的设计的中期报告
一、引言
随着半导体工艺的发展，芯片集成度越来越高，导致整个芯片的功耗也随之增加。芯片的功耗与其运行温度密切相关，高温会使芯片的寿命缩短、可靠性降低，从而对芯片的性能产生负面影响。因此，对于芯片的温度管理变得越来越重要，而温度传感器作为芯片内部温度变化的监测手段之一，在芯片功能和可靠性的保障中起到了关键的作用。
本课题旨在设计一种基于SARADC的CMOS温度传感器，以实现对芯片内部温度变化的监测和管理。
二、设计思路
本设计采用差分电阻式温度传感器，其原理是根据温度对金属电阻的影响进行测试。通过选取较敏感的电阻温度系数材料，可以实现较高的温度检测精度。同时，差分电阻式温度传感器的输出方便ADC进行数字化处理。
在本课题中，采用的SARADC需要输入单端信号，而差分电阻式温度传感器的输出为差分信号。因此，需要增加一个差分放大器将差分信号转换为单端信号。差分放大器选取Teledyne公司的ADA4930-1进行设计，它具有高增益、低失真、低噪声等优点，可以保证ADC输出的准确性和稳定性。图1为整体设计框图。
图1整体设计框图
三、进行的工作
1.差分电阻式温度传感器设计
本课题采用SST26VF064B微控制器中的差分电阻式温度传感器，该传感器由4个电阻和1个电容构成。电容用于稳定基准电压。电阻的选取需要考虑材料的温度特性，本课题采取硅材料的温度系数最大值进行选取，利用仿真工具MATLAB进行仿真，得到了合适的电阻值范围。
2.差分放大器设计
差分放大器采用ADA4930-1，该差分放大器的增益为6dB，带宽为200MHz，总谐波失真为-73dB。其电源电压为3.3V，所以在差分放大器的设计过程中需要考虑电源噪声和稳定性。根据差分放大器的数据手册进行电路设计并进行仿真。
3.SARADC设计
SARADC采用ADI公司的AD7091R-2，该ADC具有8位分辨率、3MHz的采样速率和单端输入模式等特点。在AD7091R-2中，采用逐比较逐近似法进行采样和转换，因此需要通过控制开关电路和采样保持电路实现。电路设计并进行仿真。
四、下一步计划
1.差分电阻式温度传感器和差分放大器的电路布局和PCB设计。
2.SARADC和差分放大器的数字电路设计和PCB设计。
3.整体电路测试并进行性能优化。