具有宽测量范围的扫描探针显微镜

本文介绍了具有宽测量范围（１４０×１４０μｍ２）的高灵敏度扫描探针显微镜，它能对Φ１３０ｍｍ的磁盘、光盘表面纳诺形貌和集成电路芯片光刻质量等进行多模式测量。本文给出了部分试验结果，如高定向石墨的原子图像与光栅和超精密磨削试件表面的纳米级形貌图。

采用电荷平衡模数转换器的高精度CMOS温度传感器

针对传统CMOS温度传感器芯片精度低,功耗高和温度范围窄的问题,提出了一种采用电荷平衡模数转换器(ADC)的高精度CMOS温度传感器。为了避免使用高精度带隙基准源,传感器中基于寄生双极晶体管的温度感知电路分别产生与温度成正比和反比的两个电压,再用一个电荷平衡ADC对这两个电压交替量化,得到与实时温度对应的数字量;工艺波动引起的感知误差采用一个外置基准电压来校准;整个温度传感器电路采用0.18μm CMOS工艺设计。仿真结果表明:在-40～125℃的温度范围内,传感器的测量精度可达±0.2℃,完成一次测量的时间仅为42ms,工作电流为130μA,芯片版图面积为0.55mm^2。该温度传感器可应用在植入式医疗、射频标签和物联网等系统中实现对温度的高精度测量。

采用环形感压薄膜的MEMS电容薄膜真空规设计

感压薄膜的结构改良能有效改善MEMS电容薄膜真空规的压力-电容输出特性。为解决MEMS电容薄膜真空规宽量程与高灵敏度相矛盾的问题,设计一种环形结构的感压薄膜,利用有限元的方法分析对比5种环形结构的感压薄膜在不同压力下的变形与应力分布情况。分析认为,同心圆结构的感压薄膜具有最优异的性能,同等感测面积情况下真空规的压力-电容线性输出测量上限能从圆片结构的1.1×103 Pa延伸到同心圆结构的1.2×104 Pa,圆片结构感压薄膜的真空规在1～800 Pa区间内的压力-电容输出非线性度为3.9%,灵敏度为10.1 fF·Pa–1;同心圆结构感压薄膜的真空规结构在1～8 000 Pa区间内的非线性度为3.6%,灵敏度为1.3 fF·Pa–1。

小型智能测速仪的设计

介绍一种以 ＡＴ８９Ｃ２０５１单片机为核心，配上简单实用的外围电路构成的小型智能测速仪。它在设计上充分利用了单片机的内部资源和Ｉ／Ｏ口，基本上做到了最优化和最小化设计。

基于双档恒流源的多通道温度采集装置设计

本文设计了一种多通道温度采集装置,主要适用于工业现场对RTD传感器信号的采集和处理。本文重点讨论多通道RTD采集的内容,分析了一种单恒流源应用于多通道切换采集RTD信号的原理,设计了双档恒流源电路、多通道RTD信号切换电路、自校正电路、AD转换等硬件电路与软件实现流程。经过实践验证,该装置具有测量范围宽、实用性强、精度高、可靠性高等优点。

基于纳米材料气体传感器的接口电路设计

为了在测试的过程中测量纳米材料气体传感器变化的电阻信号,针对高灵敏度的纳米材料气体传感器,设计了一种宽动态范围的快速采样接口电路,基于积分电路的原理,将流经传感器的电流转换成一定脉宽的方波信号,单片机捕获脉冲时间并换算成传感器电阻值。电路在1 kΩ~500 MΩ测量范围内的最大线性误差为5%,能够应用于气体传感器的测试和标定、手持气体检测设备以及电阻测量等领域。