← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2024第3期Data Converters180nmSAR ADC
An Area-Efficient Smart Temperature Sensor Based on a Fully Current Processing E
基于全电流处理的面积高效智能温度传感器设计
180nm CMOS, 1.8V, 34µA, 0.057mm², 92mK分辨率
温度传感器SAR ADC电流模式噪声整形误差反馈
▸创新点1：采用噪声整形SAR ADC技术（系统创新）。首次在温度传感系统中引入噪声整形SAR ADC，结合SAR结构的低能耗优势和噪声整形技术的高分辨率特性，在80µs转换时间内实现92mK的高分辨率，显著提升能效比。
▸创新点2：全电流模式架构实现无运放设计（电路创新）。通过完全电流域信号处理消除传统电压模式所需的运算放大器，减少面积至0.057mm²，电流消耗仅34µA@1.8V，达成业界领先的紧凑型设计。
▸创新点3：误差反馈技术提升量化分辨率（方法创新）。针对SAR ADC量化噪声限制问题，创新性应用误差反馈环路将量化噪声推至高频段，在-50°C~110°C范围内实现±0.5°C精度，突破传统SAR的温度传感分辨率瓶颈。
▸创新点4：180nm CMOS工艺下的高集成度实现（工艺创新）。通过电流镜网络和时序控制优化，在标准工艺中集成BJT传感、噪声整形SAR ADC和数字校准模块，面积效率较同类设计提升40%以上。
Abstract
This article presents a bipolar junction transistor
(BJT)-based smart temperature sensor employing a noise-shaping
successive-approximation-register (SAR) analog-to-digital con-
verter (ADC). This approach, never explored before within
a temperature sensing system, was chosen to exploit the low
energy/conversion benefit peculiar to SAR-based solutions while
overcoming their quantization-dominated resolution with an
error-feedback technique. In addition, the system features a
complete current-mod