高精度电压测量芯片设计报告
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高精度电压测量芯片设计
作者: 杜 刚
目录
►背景介绍
►芯片设计
►芯片特点及创新
开发背景（应用）
• 电压测量应用于各个行业，它涉及到我 们的生活，教学，医疗，科学研究，工业生产。
•现在还应用于X射线管电压测量 •通过电压测量控制离子碰撞
开发背景（国内外技术对比）
• 国外技术 • 国内技术
国外技术
设计方案特点
芯片中核心部分采用双积分ADC：
双积分ADC具有精度高.工作性能稳定.抗 干扰能力强等优点 并在此积分器中采用了Bootstrapping开关， 进一步提高了积分器的性能
对普通采样—保持电路进行优化
在输入端增加了一级隔离放大电路，大大提 高了采样速度
创新：
测量精度高：满足要求越来越精确的测量， 适于科学研究，工业生产 适应环境强：工作温度范围大，抗噪声和磁 场能力强，适应在不同的环境 下工作。
增加抗干扰能力
经费使用
二万元用于流片制造。 一万元用于测试。 一万元用于申请专利、文献查询。
组员
导师：邬齐荣
周唐成
郑涵月 杜
刚
Biblioteka Baidu
谢 谢！
我们踏实，聪明，团结，充满活力。We are on the way ！
• 目前ADI公司掌握着世界上最先进电压测量 技术，他们最高测量精度可达150nV，但是 价格相当高，单只芯片价格大概为300元人 民币。这跟几元钱精度1mV的芯片比太贵， 很需要提高技术降低成本。
24位 分辨率：150nV 转换速度：10nS
国内技术
• 目前国内电压测量技术最先进应该是华胄 公司，他们最高测量精度可达50uV，价格 在40元左右。测量精度远不能满足一些精 密的测量，很需要该进技术提高测量精度。
芯片整体构架
输入 采样
控制电路
时序电路
电路
A/D转换器
存储器
输出
AC/DC I/V R/V
芯片能达到的具体参数
位数：20位 分辨率：1uV 转换速度：10nS 量化误差：1LSB（LSB是最小测量单位) 偏移误差：1LSB 功耗：200mW 芯片驱动电压：5V 工作温度范围：-50摄氏度到100摄氏度
对比
• 国外测量精度高但价格高，国内测量精度 不高，而电压的测量从日常生活到工业生 产都需要，尤其现在对精度的要求越来越 高，这就急迫要求我们中国人能生产出自 己的低价高精电压测量芯片。
我们的芯片设计 • 整体电路介绍 • 性能及参数 • 特点，创新
我们的芯片设计方案
(1) 采用双积分原理设计 A/D （模 数 转换器） (2)采用华润上华0.5umCMOS工艺
采用0.5uM的工艺：0.5uM微米的工艺已经很 成熟，制成的电路稳定性好，MOS管器件参 数精确。
进度安排
整体 规划
模块 设计 完整电路 及测试 版图设计 与仿真
期中考核
总结 申请专利 封装 测试
流片 制造
后继开发
增加温度测试功能 增加电容，电感的测试功能
继续提高芯片分辨率，较少误差
作者: 杜 刚
目录
►背景介绍
►芯片设计
►芯片特点及创新
开发背景（应用）
• 电压测量应用于各个行业，它涉及到我 们的生活，教学，医疗，科学研究，工业生产。
•现在还应用于X射线管电压测量 •通过电压测量控制离子碰撞
开发背景（国内外技术对比）
• 国外技术 • 国内技术
国外技术
设计方案特点
芯片中核心部分采用双积分ADC：
双积分ADC具有精度高.工作性能稳定.抗 干扰能力强等优点 并在此积分器中采用了Bootstrapping开关， 进一步提高了积分器的性能
对普通采样—保持电路进行优化
在输入端增加了一级隔离放大电路，大大提 高了采样速度
创新：
测量精度高：满足要求越来越精确的测量， 适于科学研究，工业生产 适应环境强：工作温度范围大，抗噪声和磁 场能力强，适应在不同的环境 下工作。
增加抗干扰能力
经费使用
二万元用于流片制造。 一万元用于测试。 一万元用于申请专利、文献查询。
组员
导师：邬齐荣
周唐成
郑涵月 杜
刚
Biblioteka Baidu
谢 谢！
我们踏实，聪明，团结，充满活力。We are on the way ！
• 目前ADI公司掌握着世界上最先进电压测量 技术，他们最高测量精度可达150nV，但是 价格相当高，单只芯片价格大概为300元人 民币。这跟几元钱精度1mV的芯片比太贵， 很需要提高技术降低成本。
24位 分辨率：150nV 转换速度：10nS
国内技术
• 目前国内电压测量技术最先进应该是华胄 公司，他们最高测量精度可达50uV，价格 在40元左右。测量精度远不能满足一些精 密的测量，很需要该进技术提高测量精度。
芯片整体构架
输入 采样
控制电路
时序电路
电路
A/D转换器
存储器
输出
AC/DC I/V R/V
芯片能达到的具体参数
位数：20位 分辨率：1uV 转换速度：10nS 量化误差：1LSB（LSB是最小测量单位) 偏移误差：1LSB 功耗：200mW 芯片驱动电压：5V 工作温度范围：-50摄氏度到100摄氏度
对比
• 国外测量精度高但价格高，国内测量精度 不高，而电压的测量从日常生活到工业生 产都需要，尤其现在对精度的要求越来越 高，这就急迫要求我们中国人能生产出自 己的低价高精电压测量芯片。
我们的芯片设计 • 整体电路介绍 • 性能及参数 • 特点，创新
我们的芯片设计方案
(1) 采用双积分原理设计 A/D （模 数 转换器） (2)采用华润上华0.5umCMOS工艺
采用0.5uM的工艺：0.5uM微米的工艺已经很 成熟，制成的电路稳定性好，MOS管器件参 数精确。
进度安排
整体 规划
模块 设计 完整电路 及测试 版图设计 与仿真
期中考核
总结 申请专利 封装 测试
流片 制造
后继开发
增加温度测试功能 增加电容，电感的测试功能
继续提高芯片分辨率，较少误差