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风速计在工农业生产、动植物生长以及人们的日常生活中都有非常重要的作用。随着基于硅技术的集成电路（IC）工艺的发展,人们正在努力尝试采用集成电路工艺来制作风速计,实现小体积,低功耗,高灵敏度且低成本的硅风速计。二维CMOS风速计就是利用成熟的CMOS工艺而实现了传感器的低成本,同时能够通过片上控制电路和信号测量电路与传感器结构的集成而可能实现智能化的传感器。本文针对传感器的工作原理,详细分析并设计了传感器的控制电路和传感器的信号检测电路。本文采用的传感器是本实验室设计的用温差型测量原理,采用某种控制,将传感器表面加热,使之高于环境一定温度,加热电阻上的电压能反应风速,而通过测量八个方向上由于风速的影响而产生的电压的变化可得到风向的信息。在控制电路设计中,针对传感器的结构和性能要求进行了恒温差控制电路的设计,在风速的测量范围内,通过闭环控制保持芯片温度高于环境温度15℃～20℃。通过仿真该电路能够控制芯片温度高于环境温度大约20℃,实现了设计的功能。鉴于本传感器的结构,进行了信号测量电路的设计。测量电路是由一个两级CMOS运放,由八个NMOS开关控制的一个3-8译码器以及源跟随器和相应的偏置电路构成的,并具体对电路的各个部分进行了设计。整个电路用pspice进行仿真,仿真结果显示运算放大器的输入失调为1μV,开环增益为8000,共模输入范围为0.5V～4.6V,等效输入噪声为2.084E-08 V/ Hz1/2,满足设计的指标要求。对电路进行了版图的设计和验证,设计的电路经过2μm P阱标准CMOS工艺流片。流片的电路进行了测试,得到运放的输入失调为3mV,开环增益为1500,共模输入范围为0.5V～4.5V,基本满足了设计的要求。对于整个风速计的测试也达到了30m/s的测量范围,偏差不大于0.5m/s,并且360度内方向敏感,风向的误差为5°,进一步证明了控制和信号检测方案的可行性。同时,芯片的流片也为实验室的片上电路集成进行了有益的探索,取得了宝贵的经验。