论文部分内容阅读
在工业控制中,对磁场、温度、压力等信号进行实时测量时,通常有两种方式:一种是通过现场总线的方式,将信号传送至远程PC机;另一种方法是将检测到的信号转换成电流信号后进行远距离传输。当信号进行长距离传输时,传输线会受到噪声的干扰,其次传输线的分布电阻会产生电压降,使得信号传输不完整。为了避免上述问题,目前工业上广泛使用的是4~20 mA电流来传输信号。巨磁电阻(GMR)传感器具有灵敏度高、线性度好、磁滞小等优异的性能,在工业控制等方面应用广范。本文主要针对GMR传感器的工业应用,设计了一个基于GMR传感器的4~20mA两线制收发系统。在检测端,对GMR传感器的输出电压信号进行电压电流转换,以进行远距离传送;在接收端,设计电流电压转换电路以使得信号基本无失真还原。本文基于CSMC1μm40V HVCMOS工艺,在Tanner软件环境下对本设计进行电路设计与仿真。其中检测端芯片,包括调理电路与V/I转换电路两部分,调理电路由仪表放大器构成,单位增益时其共模抑制比为80.645 dB;V/I转换电路的幅度失调为0.0113%,非线性度为0.0106%,摆率为38mA/μs。在接收端的I/V转换电路,其幅度失调为0.01%,非线性度为0.005%。以上电路均满足设计指标要求,整个系统基本无失真的传送了GMR传感器检测到的信号。各个模块电路以及整个系统经过仿真满足设计指标后,分别对检测端和接收端电路进行版图设计。本系统中只对V/I转换的低压核心部分进行了MPW流片,电源管理电路采用外接方式实现,样片采用COB封装并进行测试。经过测试,此块电路的上摆率为2.67 mA/μs,下摆率为0.534 mA/μs,电流增益约为103。测试结果与仿真结果有些偏差,但是满足设计要求。