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應用於智慧型尿路結石微感測系統之12位元類比數位轉換器設計

為了解決VIN decoder的問題，作者黃琳順 這樣論述：

目前全世界醫學的發達已在治療上有顯著的進步，而在預防醫學上全民也已開始重視。而這一塊的發展有很多方向性而本文所關注的智慧型尿路結石微感測系統，就是一種可適用於偵測人體有關尿酸值的訊息，進而達到預防及早期治療的目的。本文設計的12位元循續逼進式類比數位轉換器即是應用在於感測器經過讀出線路產生不同的電壓值做類比數位的轉換，經轉換後的數位資料呈現於後端的顯示系統上。製程使用UMC 0.18um Mixed-Mode 1.8V/3.3V 1P6M Process。設計76.9KS/S、INL在-0.368~0.074、DNL在-0.253~0.281、有效位元數為9.748、功耗為392.9822u

W的12bit類比數位轉換器。以此做為爾後進行整合晶片時設計改良的基礎。

CMOS溫度感測電路及其應用於感測讀取電路的溫度補償

為了解決VIN decoder的問題，作者游錡 這樣論述：

本論文主題為「CMOS溫度感測電路及其應用於感測讀取電路的溫度補償」，主要研究「以TSMC 0.18μm製程實現高線性度電流輸出溫度感測及其讀取電路」、「具溫度補償機制之感測讀取電路」及「具電流補償之多路感測讀取電路」。設計之電路皆透過國家實驗研究院國家晶片系統設計中心(National Chip Implementation Center, National Applied Research Laboratories)提供之TSMC 0.35μm及0.18μm製程技術下線晶片。　　原先實驗室團隊已證實，延伸閘電極之離子感測場效電晶體(ISFET)的鋁金屬電極上，自然形成的氧化鋁，應用於進行

酸鹼值檢測，可得到良好的靈敏度與線性度，並提出了相關的讀取電路設計。本論文針對讀取電路做了新的設計，使整體電路的應用更具彈性。首先提出之電路為「以TSMC 0.18μm製程實現高線性度電流輸出溫度感測及其讀取電路」，TSMC 0.18μm (含)以下的CMOS製程提供多種電阻材料，它們電阻值的溫度特性透過與PTAT電壓產生電路的元件尺寸之整合設計，使電路設計更具彈性，在良好的線性度要求下，可以提供不同的靈敏度。本研究以有/無金屬矽化合物之多晶矽電阻及無金屬矽化合物之擴散摻雜矽電阻來設計此溫度感測器，量測結果顯示，在0~100C溫度範圍內，溫度感測器所量測到的線性度皆在99.993％以上，非線

性溫度誤差分別為-0.46~0.43C、-0.28 ~0.37C及-0.29~0.42/C。接著提出之電路為「具溫度補償機制之感測讀取電路」，透過TSMC0.35μm製程下線。溫度補償機制係以前述的溫度感測器架構進行電流補償。溶液pH值會隨溫度改變而改變，本電路可補償因溫度改變造成的輸出特性飄移現象。量測結果顯示，本電路在補償機制有/無開啟時，線性度均可達99.999%以上，靈敏度約為298 kHz/V。在特定的pH值隨溫度飄移得條件下，本電路在溫度為5、15、25、35、45C，且溫度補償電流開啟時，量測的pH值飄移在-0.013~0.034pH以內。最後提出之電路為「具電流補償之多

路感測讀取電路」，透過TSMC0.35μm製程下線。結合電流補償電路及多路輸入運算放大器，藉由2-to-4 Line 解碼器選擇讀出的感測值，並利用電流補償電路降低輸出的起始值便於後續電路的處理，以及調整製程變異造成無法避免的offset，使各個感測輸入的輸出值幾乎相同。量測結果顯示，當溫度為0、20、40、60C時，對應於類比電壓信號輸入的通道A、C之輸出脈波頻率線性度均達99.9998%以上，靈敏度約為80.36 kHz/V，假設輸入為pH -ISFET而且等效的閘電壓靈敏度為50mV/pH，則pH值誤差在-0.002~0.004。當0~60C時，通道B的溫度感測器之輸出脈波頻率線性度

為99.992%，靈敏度為209.52Hz/C，非線性溫度誤差在-0.32~0.15oC。