用温度补偿进行系统级建模,用于CMOS-MEMS单立体热量计流量传感SoC

科学领域:

• 微电子机械系统 (MEMS) 是一种微电子机械系统.
• 集成电路设计 集成电路设计
• 热力工程是热力工程中的一个.

背景情况:

• 热量计流量传感器对于各种应用至关重要,但容易受到温度漂移的影响.
• 现有的解决方案往往缺乏芯片内集成和有效的补偿机制.
• 对MEMS传感器和CMOS接口电路的共同设计对于系统级优化至关重要.

研究的目的:

• 开发一个单一的CMOS-MEMS热量测量流量传感芯片系统 (SoC) 的系统级模型.
• 实施芯片内温度补偿技术,以减轻低温漂移.
• 为了促进MEMS传感器和CMOS接口电路的共同设计,使用电子设计自动化 (EDA) 平台.

主要方法:

• 开发了一个集成机械,热和电气领域的系统级模型.
• 实现了使用可变温度差加热电路的芯片内温度补偿策略.
• 使用线性编程来确定最佳补偿电阻 (Rc) 值和电阻温度系数 (TCR).

主要成果:

• 发现最佳补偿电阻 (Rc) 为748.21 Ω,在25 °C时的TCR为3.037 × 10−3 °C−1.
• 实验验证显示,在0-50°C环境温度范围内,温度偏移从±8.9%降低到±1.6%.
• 补偿的SoC在0-10 m/s的流量范围内保持了准确性.

结论:

• 在芯片上开发的温度补偿技术有效地减少了CMOS-MEMS流传感SoC中的漂移.
• 这种补偿SoC为低成本,高精度的传感提供了一个有希望的解决方案,用于诸如呼吸道监测和智能建筑等应用.
• 系统级建模方法促进了集成微系统的高效联合设计.