近日，纳芯微与复旦大学微电子学院ICD实验室的徐佳伟、洪志良教授团队合作，围绕智能传感芯片开展深度产学研融合，成功开发了应用于TMR磁传感器、心率血氧采集的高精度模拟前端芯片。相关合作研发成果已在国际固态电路权威期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits(JSSC)上发表。
01用于非接触式电流传感宽带
TMR磁传感芯片
隧道磁电阻(TMR)传感器具有高灵敏度、低功耗和快速响应等特点，这使得它在汽车传感、智能电网和新能源等领域的磁场和电流测量有广泛的应用。本项工作提出的芯片采用带乒乓自动调零的电流平衡仪表放大器，在2MHz的带宽内实现了206nTrms的积分磁噪声。通过数字辅助偏移校准方案，TMR传感器的最大偏移降低至311nT。在补偿TMR偏置电路的温度系数后，其灵敏度漂移降低了18倍。所提出的TMR传感器读出器（包括传感器偏置电路）在性能系数(FoM)方面实现了2.5fW/Hz的出色能效。
论文信息：
Tianxiang Qu, Tian Dong, Wenhui Qin, Yaohua Pan, Yun Sheng, Zhiliang Hong, Xiaoyang Zeng, Jiawei Xu., “A 2 MHz Bandwidth TMR-Based Contactless Current Sensor With Ping-Pong Auto-Zeroing and SAR-Assisted Offset Calibration”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Oct 2024.
https://ieeexplore.ieee.org/document/10706592
02抗环境光和伪影干扰的
光电传感前端芯片
非侵入式光学传感技术，例如光电容积描记法(PPG)和功能性近红外光谱(fNIRS)，可为用户提供极大的舒适度，并可获取脉搏血氧饱和度、血流速度和血管硬度方面的丰富血流动力学信息。传统的光学传感器朝着更高的动态范围和更高能效发展。除了静态基线输入信号，由于运动伪影或环境光变化引起的快速光变化干扰也会导致信号饱和。本项工作提出了一种高动态范围、高能效的光-数字直接转换器(LDC)。采用电流域静态缩放(SZ)来补偿基线输入电流，采用动态缩放(DZ)跟踪并补偿残余交流输入电流，并且利用动态切片式放大器降低功耗。LDC采用标准0.18μm CMOS工艺制造，在2kHz带宽内实现了高达140dB的动态范围。交流信号的信噪比和失真比(SNDR)达到94.5dB，在1.2V电源下仅需消耗44μW。结合SZ和DZ技术的本项设计成功地在人体胸部实现了PPG和SpO2的准确测量。
论文信息：
Chang Yao, Zhen Lu, Liheng Liu, Yaohua Pan, Wenhui Qin, Shaoyu Ma, Yun Sheng, Zhiliang Hong, Jiawei Xu., “A 140 dB-DR Light-to-Digital Converter Using Current-Domain Hybrid Zoom for Baseline Cancellation and Interference Compensation”, IEEE Journal of Solid-State Circuits (CICC 2024 Special Issue), Dec 2024.
https://ieeexplore.ieee.org/document/10777019
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