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以传感器的读出电路为代表的模拟前端电路(AFE),是未来物联网布局的一个重要的技术环节,其承担着信息的获取和量化,直接决定了所获取信息的精度与速度。而可编程增益运算放大器的重要功能是对传感器的输出信号进行精确放大,并且消除传感器输出的失调电压,是AFE中的核心模块之一。本文所设计的是一款应用于压力传感器读出电路的PGA模块,首先是PGA具有放大功能,可以将传感器微弱的输出信号进行放大,这样可以有效减少模数转换器(ADC)量化精度的设计压力,大大提高整个AFE的设计精度。其次PGA具有放大倍数可调的功能,可以适应不同的传感器输出以及ADC的量化精度要求,增加了PGA的可扩展性。最后PGA可以有效校准传感器输出的失调电压,并与PGA自身的失调电压校准相结合,极大的提高了PGA输出的精确度。本文首先介绍了PGA的基本原理与主要的实现方法,对各类PGA的实现原理进行简要的介绍,着重介绍本文所设计的PGA结构,分析了PGA三级运放各自的传输函数,设计完成了开环运放,校准RDAC和为整体电路提供参考电压的偏置源电路,并且计算出了相关参数为设计出具体的电路实现提供了方法。然后重点分析了PGA电路中的误差来源,提出了采用辅助运放的auto-zero校准结构,计算了来自传感器的输入失调电压,提出了两级RDAC校准的算法解决了输入失调电压。最后将本文设计在版图上进行实现,完成关键模块的版图,并且通过版图后仿验证关键电路模块的性能,最后完成整体版图,后仿验证了两级RDAC校准算法的精确程度。本文设计了一款应用于压力传感器的PGA,基于0.18μm CMOS工艺,要求实现在传感器输出端实现4-bit的压力识别,每一列传感器的刷新频率为100Hz,并且要求性能稳定。整个PGA包含三级运算放大器和两级校准RDAC,以及为模块提供参考电压的偏置源电路,总的PGA版图面积998μm×443μm,电源电压2.6V-3.6V,典型值为2.8V,通过版图仿真,可以得到在规定的刷新时间内,实现放大倍数为-4dB-63.7dB的精准放大,并且在电源电压2.6V,输入失调为520mV时,可以将失调校准到还剩13.46μV,总的PGA电源电流最高为616μA。