【摘 要】
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随着科技水平的进步和集成电路产业的发展,人们对于高精度的微弱电流放大和检测技术提出了更高的需求,如何对微弱电流进行有效放大及检测成为不可忽视的课题。本文中提出了一种亚p A级微弱电流放大及检测电路的实现方法,为达到电路的设计要求,主要进行了以下几个方面的研究:（1）进行微弱电流前置放大电路的设计。首先介绍了以电荷积分器结构为基础并融合了相关双采样技术的前置放大电路设计,针对电路中存在的噪声干扰采取
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随着科技水平的进步和集成电路产业的发展,人们对于高精度的微弱电流放大和检测技术提出了更高的需求,如何对微弱电流进行有效放大及检测成为不可忽视的课题。本文中提出了一种亚p A级微弱电流放大及检测电路的实现方法,为达到电路的设计要求,主要进行了以下几个方面的研究:（1）进行微弱电流前置放大电路的设计。首先介绍了以电荷积分器结构为基础并融合了相关双采样技术的前置放大电路设计,针对电路中存在的噪声干扰采取了抑制措施,对前置放大电路所使用的运算放大器结构进行了适应本文设计需求的升级。（2）进行最小化漏电流的设计。为了满足电路对亚p A级微弱电流的检测能力,首先需要考虑的就是最小化电路中的漏电流大小。分析电路中漏电流的来源、产生机理、特性以及大小,筛选出决定微弱电流检测性能的关键性漏电流机制,并探讨相应的解决方案。提出了定制化的低漏电流开关设计并使用仿真工具对其进行仿真验证。（3）进行低漏电流静电放电（Electro-Static discharge,ESD）保护电路的设计。为减小静电放电对亚p A级微弱电流检测电路的干扰,维持电路的低漏电流水平,设计了全定制的低漏电ESD保护电路结构。采用二极管串结构的全定制低漏电ESD保护电路设计在完成对微弱电流电路静电防护功能的前提下维持了电路的低漏电水平,通过仿真验证了该结构优异的低漏电性能。本文基于中芯国际0.18μm CMOS工艺,完成了微弱电流前置放大器、低漏电流开关和低漏电流ESD模块的设计、仿真以及电路版图的绘制,电路已经过流片测试。电路测试结果表明,微弱电流放大器的测量分辨率可达到0.1p A,已充分达到了项目预期的电流测量分辨率≤0.1p A指标。
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