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一种基于亚微米工艺的轮胎压力监测芯片研究与设计
| 论文题名： | 一种基于亚微米工艺的轮胎压力监测芯片研究与设计 |
| 关键词： | 胎压监测;汽车轮胎;实时监测系统;芯片设计;功能模块;电源管理 |
| 摘要： | 胎压监测芯片为汽车轮胎压力实时监测系统(Tire Pressure Monitoring System, TPMS)的核心器件。随着我国对TPMS标准的制定和相关立法的出台，TPMS将成为国产汽车的标配，届时中国TPMS市场将迎来爆发性的增长。作为TPMS的核心器件，且目前国内自主知识产权的胎压监测芯片尚未见有报道，因此对其进行研究与设计具有迫切的实际意义，市场潜力巨大。 本文根据胎压监测芯片在低频唤醒机制 TPMS中的应用模式，采用 CSMC0.5μm CMOS亚微米工艺研究与设计一种胎压监测芯片，它能够针对3V纽扣电池供电环境，实现将传感器采集到的轮胎内部压力和温度等模拟信息基于片内电路进行数据智能控制和处理，并转换成可用于通信的基带数据帧信号，该设计解决了常规胎压监测芯片中因内嵌微处理器和存储器而带来工艺复杂、制作加工成本高的问题。芯片有效工作电压最低可达2.6V，可承受的的温度变化范围为-35℃～125℃，输出的基带信号长度为64bit，帧头和数据位分别占32bit，传码速率标称值为500bps。 整个设计过程基于Cadence平台。首先对芯片进行总体系统设计，并按照功能模块划分为电源管理、两路12位 AD转换和基带编帧三大模块，包含有模拟和数字电路；模拟电路部分主要包括2倍型电荷泵、带隙基准源、振荡器、比较器、最高电位选择电路、电平位移与驱动电路、S/H电路以及 R-2R电阻网络；数字电路结构设计巧妙，且采用全原理图输入的设计方法来最大程度精简电路，减小芯片面积，该部分主要包括电源管理模块中的逻辑控制电路、两路12位 AD转换模块中可同时实现两路逐次逼近的SAR寄存器以及整个基带编帧模块。 本文详细分析各个模块以及整个级联系统电路的原理设计和仿真验证过程之后，全手工布局布线完成了整个芯片的后端物理版图设计，最大程度上优化版图面积和性能，并给出相应的后仿真结果。为保证芯片的可靠性，添加了具有 ESD静电保护功能的I/O PAD，芯片最终有效面积为1140×1140μm2。整个设计过程的仿真结果表明芯片达到预期的设计要求。 |
| 作者： | 赵川 |
| 专业： | 集成电路工程 |
| 导师： | 唐宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林电子科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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