基于GMR傳感器的4～20mA兩線制收發(fā)系統(tǒng)集成電路設(shè)計.pdf

1、在工業(yè)控制中，對磁場、溫度、壓力等信號進(jìn)行實(shí)時測量時，通常有兩種方式：一種是通過現(xiàn)場總線的方式，將信號傳送至遠(yuǎn)程 PC機(jī)；另一種方法是將檢測到的信號轉(zhuǎn)換成電流信號后進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。當(dāng)信號進(jìn)行長距離傳輸時，傳輸線會受到噪聲的干擾，其次傳輸線的分布電阻會產(chǎn)生電壓降，使得信號傳輸不完整。為了避免上述問題，目前工業(yè)上廣泛使用的是4~20 mA電流來傳輸信號。
　　巨磁電阻(GMR)傳感器具有靈敏度高、線性度好、磁滯小等優(yōu)異的性能，在工業(yè)控

2、制等方面應(yīng)用廣范。本文主要針對GMR傳感器的工業(yè)應(yīng)用，設(shè)計了一個基于GMR傳感器的4~20 mA兩線制收發(fā)系統(tǒng)。在檢測端，對GMR傳感器的輸出電壓信號進(jìn)行電壓電流轉(zhuǎn)換，以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送；在接收端，設(shè)計電流電壓轉(zhuǎn)換電路以使得信號基本無失真還原。本文基于CSMC1μm40V HVCMOS工藝，在Tanner軟件環(huán)境下對本設(shè)計進(jìn)行電路設(shè)計與仿真。其中檢測端芯片，包括調(diào)理電路與 V/I轉(zhuǎn)換電路兩部分，調(diào)理電路由儀表放大器構(gòu)成，單位增益時其共模抑

3、制比為80.645 dB；V/I轉(zhuǎn)換電路的幅度失調(diào)為0.0113％，非線性度為0.0106%，擺率為38 mA/μs。在接收端的 I/V轉(zhuǎn)換電路，其幅度失調(diào)為0.01%，非線性度為0.005%。以上電路均滿足設(shè)計指標(biāo)要求，整個系統(tǒng)基本無失真的傳送了 GMR傳感器檢測到的信號。各個模塊電路以及整個系統(tǒng)經(jīng)過仿真滿足設(shè)計指標(biāo)后，分別對檢測端和接收端電路進(jìn)行版圖設(shè)計。
　　本系統(tǒng)中只對 V/I轉(zhuǎn)換的低壓核心部分進(jìn)行了 MPW流片，電源管理