超聲波流量計(jì)芯片的原理探討 二
根據(jù)時(shí)差法超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理，設(shè)計(jì)了一款超聲波流量計(jì)專用芯片。該芯片包括超聲波探頭驅(qū)動(dòng)電路、測(cè)時(shí)控制電路、測(cè)溫控制電路、STOP信號(hào)轉(zhuǎn)換電路等模塊。測(cè)時(shí)控制電路利用時(shí)間一幅度轉(zhuǎn)換法，采用組合邏輯電路、觸發(fā)器、鎖存器、開(kāi)關(guān)電路等控制電容充放電，將超聲波傳播時(shí)間轉(zhuǎn)化為電容的充電電壓，滿足超聲波流量計(jì)對(duì)時(shí)間精確測(cè)量的關(guān)鍵要求；測(cè)溫控制電路利用溫度傳感器、精密電阻分別與測(cè)溫電容組成不同的放電回路，通過(guò)測(cè)量電容不同的放電時(shí)間，來(lái)得到溫度傳感器的電阻值，從而得到流體的溫度；驅(qū)動(dòng)電路與STOP信號(hào)轉(zhuǎn)換電路是根據(jù)換能器的發(fā)射接收原理設(shè)計(jì)的分頻、選擇、比較電路。
在系統(tǒng)級(jí)和電路級(jí)的分析和設(shè)計(jì)中，論文使用Hspice工具對(duì)主要模塊和整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，使設(shè)計(jì)最終滿足要求。版圖設(shè)計(jì)完成后，使用Dracula軟件對(duì)版圖進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則與電氣規(guī)則的檢查，完成了各項(xiàng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
該專用芯片采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝進(jìn)行了代工制造。芯片的測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的測(cè)時(shí)功能和其它輔助功能都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，具有較好的測(cè)量精度。也對(duì)芯片性能的差距及其原因進(jìn)行了分析。
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