随着沥青路面的广泛应用,由车辆超载、自然天气及地质等原因造成的路面损坏问题日益严重,沥青道路内部的数据监测变得越来越重要,而温度是路面检测中最重要的数据信息之一。相比于传统的分立式温度传感器,CMOS温度传感器具有成本低、功耗低、检测范围广及与自供电系统易集成等优势,在路面环境监测中有极大的应用价值。为提高道路建设与养护管理水平,针对传统的路面检测方法存在的耗时、耗力、效率低下,难以做到检测的周期性和实时性的缺点,提出了一种简单实用、成本低、数据量大、可重复验证的自供电路面传感器系统方案。针对实现自供电路面传感器系统的温度传感器关键技术进行了研究和分析,采用UMC 0.18μm CMOS工艺完成了电路设计与仿真,主要研究内容如下:(1)温度传感电路的分析与设计。设计并完成的关键电路包括:采用折叠式共源共栅两级运放的带隙电压源;基于不同电流密度下双极型晶体管感温原理的具有宽输出区间的温度检测电路;2MHz时钟控制的弛张振荡器。(2)模数转换器设计。设计了一种10位分段电容式逐次逼近寄存器型ADC,以及一种基于D触发器级联的13位可逆计数器的一阶Σ-ΔADC。(3)针对不同的模数转换方式,完成了温度传感器的系统仿真。系统仿真结果表明,逐次逼近寄存器型温度传感器在-40℃~80℃范围内,其温度检测误差为±2.6℃,系统功耗为2.45mW;Σ-Δ型温度传感器在该温度范围内的温度检测误差为±0.82℃,系统功耗为1.2mW。逐次逼近寄存器型温度传感器的转换速度快于Σ-Δ型温度传感器,但Σ-Δ型温度传感器在精度和功耗上达到了设计要求,并且温度检测对模数转换器的速度要求低。(4)完成了Σ-Δ型温度传感器的版图布局设计,对芯片面积进行了评估。结果显示,Σ-Δ型温度传感器的整体面积为0.287mm×0.246mm,满足设计要求。