一种高温压力传感器专用集成电路制造技术

一种高温压力传感器专用集成电路，属于信号处理领域，解决了现有体硅CMOS工艺的压力传感器专用集成电路的额定工作温度上限值过低和不具备对压力传感器进行温度失调补偿的功能的问题。本新型所述集成电路：内建电源单元与外部电压源相连，并用于同时为恒流源单元、仪表放大器单元和失调补偿单元提供零温度系数的工作电压。恒流源单元的温度系数可调，其用于为高温压力传感器提供工作电流，并对其进行温度补偿。仪表放大器单元用于放大高温压力传感器的输出信号。失调补偿单元用于同时对所述集成电路进行系统失调补偿和温度失调补偿。所述集成电路采用SOI CMOS工艺制成。本新型特别适用于对高温压力传感器的输出信号进行放大和补偿。

A special integrated circuit for high temperature pressure sensor

Special integrated circuit, a high temperature pressure sensor, which belongs to the field of signal processing, solve the rated temperature limit sensor ASIC existing bulk silicon CMOS process of the value is too low and do not have the problem of temperature imbalance compensation function of pressure sensor. The integrated circuit is connected with an external voltage source, and is used to provide a zero temperature coefficient operating voltage for the constant current source unit, the instrument amplifier unit and the offset compensation unit. The temperature coefficient of the constant current source unit is adjustable, which is used to provide the working current for the high temperature pressure sensor, and to compensate the temperature. The instrument amplifier unit amplifies the output signal of the high temperature pressure sensor. An offset compensation unit is used to compensate both system offset and temperature offset of the integrated circuit simultaneously. The integrated circuit is made by using SOI CMOS process. The new model is especially suitable for amplification and compensation of the output signal of the high temperature pressure sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种高温压力传感器专用集成电路
本技术涉及一种高温压力传感器专用电路，属于信号处理领域。
技术介绍
压力传感器专用电路主要由接口电路和信号调理电路构成，起着对传感器输出信号进行放大和补偿等重要作用，保证了信号测量的可靠性。现有由分立元件构成的压力传感器专用电路在高温和振动的工作环境下，其性能急剧下降，甚至无法使用。现有功能集成的压力传感器专用电路在有效解决以上由分立元件构成的压力传感器专用电路存在的问题的同时，大幅度地减小了该电路的体积和重量。但是，由于现有功能集成的压力传感器专用电路采用体硅CMOS工艺制成，在125℃以上的工作环境下，其性能仍然明显下降。为此，人们通过优化电路布局和完善制造工艺的方式将其额定工作温度的上限提升至175℃，但是其工作寿命仍然不到一年，而且可靠性有待考证。在体硅CMOS工艺下，电子器件与电子器件以及电子器件与衬底均通过PN结进行隔离。在常温下，PN结反向漏电流很低，但是，PN结反向漏电流会随外界环境温度的升高而增大。当温度超过175℃时，现有功能集成的压力传感器专用电路会因漏电流过大而无法正常工作。另一方面，压力传感器的灵敏度随温度的升高而降低，电路失调电压会随温度的升高而增大。在225℃以上的工作环境下，其性能急剧下降，严重影响信号测量的可靠性。
技术实现思路
本技术为解决现有体硅CMOS工艺的压力传感器专用集成电路的额定工作温度上限值过低和不具备对压力传感器进行温度失调补偿的功能的问题，提出了一种高温压力传感器专用集成电路。本技术所述的高温压力传感器专用集成电路包括内建电源单元、恒流源单元、仪表放大器单元和失调补偿单元；内建电源单元与外部电压源相连，并用于同时为恒流源单元、仪表放大器单元和失调补偿单元提供零温度系数的工作电压；恒流源单元的温度系数可调，其用于为高温压力传感器提供工作电流，并对其进行温度补偿；仪表放大器单元用于放大高温压力传感器的输出信号；失调补偿单元用于同时对所述集成电路进行系统失调补偿和温度失调补偿；所述集成电路采用SOICMOS工艺制成。优选的是，内建电源单元包括第一电压基准子单元1、第一运算放大器OP1、第一场效应管MO1、第二场效应管MO2、第三场效应管MO3、第一电阻R1、第二电阻R2和电容C1；外部电压源同时接入第一运算放大器OP1的正电源端和第三场效应管MO3的源极，第三场效应管MO3的栅极和漏极均与第二场效应管MO2的源极相连，第二场效应管MO2的栅极和漏极均与第一场效应管MO1的漏极相连，第一场效应管MO1的栅极与第一运算放大器OP1的输出端相连，第一场效应管MO1的源极同时与第一电压基准子单元1的正电源端、第一电阻R1的第一端和电容C1的第一端相连，第一电阻R1的第二端同时与第二电阻R2的第一端和第一运算放大器OP1的反相输入端相连，第一运算放大器OP1的正相输入端与第一电压基准子单元1的输出端相连，电容C1的第二端、第二电阻R2的第二端、第一运算放大器OP1的负电源端和第一电压基准子单元1的负电源端均与电源地相连；第一场效应管MO1、第一电阻R1、电容C1与第一电压基准子单元1的公共端为内建电源单元的输出端。优选的是，恒流源单元包括第二电压基准子单元2、第一温度传感器3、第二运算放大器OP2和第三电阻R3；内建电源单元的输出端同时与第三电阻R3的第一端、第二运算放大器OP2的负电源端、第一温度传感器3的正电源端和第二电压基准子单元2的正电源端相连，第三电阻R3的第二端同时与第二运算放大器OP2的反相输入端和输出端相连，第二运算放大器OP2的同相输入端同时与第二电压基准子单元2的输出端和第一温度传感器3的输出端相连，第二运算放大器OP2的正电源端、第二电压基准子单元2的负电源端和第一温度传感器3的负电源端均电源地相连；第二运算放大器OP2与第三电阻R3的公共端为恒流源单元的输出端。优选的是，仪表放大器单元包括第三运算放大器OP3、第四运算放大器OP4、第五运算放大器OP5、第一电阻阵列以及第四电阻R4至第十二电阻R12；第三运算放大器OP3的输出端同时与第四电阻R4的第一端和第六电阻R6的第一端相连，第四电阻R4的第二端同时与第三运算放大器OP3的反相输入端和第十二电阻R12的第一端相连，第十二电阻R12的第二端同时与第五电阻R5的第一端和第四运算放大器OP4的反相输入端相连，第四运算放大器OP4的输出端同时与第五电阻R5的第二端和第七电阻R7的第一端相连；第六电阻R6的第二端同时与第八电阻R8的第一端、第十电阻R10的第一端和第五运算放大器OP5的反相输入端相连，第八电阻R8的第二端与第五运算放大器OP5的输出端相连，第七电阻R7的第二端同时与第五运算放大器OP5的同相输入端、第九电阻R9的第一端和第十一电阻R11的第一端相连，第九电阻R9的第二端与电源地相连；在第三运算放大器OP3、第四电阻R4与第十二电阻R12的公共端和第四运算放大器OP4、第五电阻R5与第十二电阻R12的公共端之间设置有第一电阻阵列，第一电阻阵列与第十二电阻R12并联，第一电阻阵列的接入阻值可调；第三运算放大器OP3的正相输入端和第四运算放大器OP4的正相输入端分别为仪表放大器单元的第一输入端和第二输入端；第五运算放大器OP5与第八电阻R8的公共端为仪表放大器单元的输出端；第十电阻R10的第二端与失调补偿单元的输出端相连，第十一电阻R11的第二端与电源地相连；或者，第十一电阻R11的第二端与失调补偿单元的输出端相连，第十电阻R10的第二端与电源地相连。优选的是，失调补偿单元包括第二温度传感器4、第二电阻阵列5、第三电压基准子单元6、第六运算放大器OP6、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15；第二温度传感器4的输出端与第十三电阻R13的第一端相连，第十三电阻R13的第二端同时与第十四电阻R14的第一端、第六运算放大器OP6的反相输入端和第十五电阻R15的第一端相连，第十五电阻R15的第二端与第六运算放大器OP6的输出端相连，第六运算放大器OP6的正相输入端与电源地相连；第二电阻阵列5设置在第十四电阻R14的第二端与第三电压基准子单元6的输出端之间，第二电阻阵列5的接入阻值可调；第六运算放大器OP6与第十五电阻R15的公共端为失调补偿单元的输出端。本技术所述的高温压力传感器专用集成电路采用SOICMOS工艺制成，利用SOICMOS工艺耐高温的特点，提升了压力传感器专用集成电路的额定工作温度上限值，解决了现有体硅CMOS工艺的压力传感器专用集成电路的额定工作温度上限值过低的问题。本技术的恒流源单元用于为高温压力传感器供电，其温度系数可调，起到了对高温压力传感器进行温度失调补偿的作用。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本技术所述的高温压力传感器专用集成电路进行更详细的描述，其中：图1是实施例一所述的高温压力传感器专用集成电路的结构框图，A为仪表放大器单元，B为高温压力传感器的感压电桥；图2是实施例二提及的内建电源单元的电路原理图，VDDH为外部电压源的输出电压，VDDL为内建电源单元的输出电压；图3是实施例三提及的恒流源单元的电路原理图，IOUT为恒流源单元为高温压力传感器提供的温度系数可调电流；图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温压力传感器专用集成电路，其特征在于，所述集成电路包括内建电源单元、恒流源单元、仪表放大器单元和失调补偿单元；内建电源单元与外部电压源相连，并用于同时为恒流源单元、仪表放大器单元和失调补偿单元提供零温度系数的工作电压；恒流源单元的温度系数可调，其用于为高温压力传感器提供工作电流，并对其进行温度补偿；仪表放大器单元用于放大高温压力传感器的输出信号；失调补偿单元用于同时对所述集成电路进行系统失调补偿和温度失调补偿；所述集成电路采用SOI CMOS工艺制成。

【技术特征摘要】
1.一种高温压力传感器专用集成电路，其特征在于，所述集成电路包括内建电源单元、恒流源单元、仪表放大器单元和失调补偿单元；内建电源单元与外部电压源相连，并用于同时为恒流源单元、仪表放大器单元和失调补偿单元提供零温度系数的工作电压；恒流源单元的温度系数可调，其用于为高温压力传感器提供工作电流，并对其进行温度补偿；仪表放大器单元用于放大高温压力传感器的输出信号；失调补偿单元用于同时对所述集成电路进行系统失调补偿和温度失调补偿；所述集成电路采用SOICMOS工艺制成。2.如权利要求1所述的高温压力传感器专用集成电路，其特征在于，内建电源单元包括第一电压基准子单元(1)、第一运算放大器(OP1)、第一场效应管(MO1)、第二场效应管(MO2)、第三场效应管(MO3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和电容(C1)；外部电压源同时接入第一运算放大器(OP1)的正电源端和第三场效应管(MO3)的源极，第三场效应管(MO3)的栅极和漏极均与第二场效应管(MO2)的源极相连，第二场效应管(MO2)的栅极和漏极均与第一场效应管(MO1)的漏极相连，第一场效应管(MO1)的栅极与第一运算放大器(OP1)的输出端相连，第一场效应管(MO1)的源极同时与第一电压基准子单元(1)的正电源端、第一电阻(R1)的第一端和电容(C1)的第一端相连，第一电阻(R1)的第二端同时与第二电阻(R2)的第一端和第一运算放大器(OP1)的反相输入端相连，第一运算放大器(OP1)的正相输入端与第一电压基准子单元(1)的输出端相连，电容(C1)的第二端、第二电阻(R2)的第二端、第一运算放大器(OP1)的负电源端和第一电压基准子单元(1)的负电源端均与电源地相连；第一场效应管(MO1)、第一电阻(R1)、电容(C1)与第一电压基准子单元(1)的公共端为内建电源单元的输出端。3.如权利要求2所述的高温压力传感器专用集成电路，其特征在于，恒流源单元包括第二电压基准子单元(2)、第一温度传感器(3)、第二运算放大器(OP2)和第三电阻(R3)；内建电源单元的输出端同时与第三电阻(R3)的第一端、第二运算放大器(OP2)的负电源端、第一温度传感器(3)的正电源端和第二电压基准子单元(2)的正电源端相连，第三电阻(R3)的第二端同时与第二运算放大器(OP2)的反相输入端和输出端相连，第二运算放大器(OP2)的同相输入端同时与第二电压基准子单元(2)的输出端和第一温度传感器(3)的输出端相连，第二运算放大器(OP2)的正电源端、第二电压基准子单元(2)的负电源端和第一温度传感器(3)的负电源端均电源地相连；第二运算放大器(OP2)与第三电阻(R3)的公共端为恒流源单元的输出端。4.如权利要求3所述的高温压力传感器专用集成电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鑫，陈东亮，吴亚林，寇文兵，田雷，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23