近日，納芯微與復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院ICD實驗室的徐佳偉、洪志良教授團(tuán)隊合作，圍繞智能傳感芯片開展深度產(chǎn)學(xué)研融合，成功開發(fā)了應(yīng)用于TMR磁傳感器、心率血氧采集的高精度模擬前端芯片。相關(guān)合作研發(fā)成果已在國際固態(tài)電路權(quán)威期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits(JSSC)上發(fā)表。

用于非接觸式電流傳感寬帶TMR磁傳感芯片

隧道磁電阻(TMR)傳感器具有高靈敏度、低功耗和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，這使得它在汽車傳感、智能電網(wǎng)和新能源等領(lǐng)域的磁場和電流測量有廣泛的應(yīng)用。本項工作提出的芯片采用帶乒乓自動調(diào)零的電流平衡儀表放大器，在2MHz的帶寬內(nèi)實現(xiàn)了206nTrms的積分磁噪聲。通過數(shù)字輔助偏移校準(zhǔn)方案，TMR傳感器的最大偏移降低至311nT。在補(bǔ)償TMR偏置電路的溫度系數(shù)后，其靈敏度漂移降低了18倍。所提出的TMR傳感器讀出器（包括傳感器偏置電路）在性能系數(shù)(FoM)方面實現(xiàn)了2.5fW/Hz的出色能效。

論文信息：

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

抗環(huán)境光和偽影干擾的光電傳感前端芯片

非侵入式光學(xué)傳感技術(shù)，例如光電容積描記法(PPG)和功能性近紅外光譜(fNIRS)，可為用戶提供極大的舒適度，并可獲取脈搏血氧飽和度、血流速度和血管硬度方面的豐富血流動力學(xué)信息。傳統(tǒng)的光學(xué)傳感器朝著更高的動態(tài)范圍和更高能效發(fā)展。除了靜態(tài)基線輸入信號，由于運(yùn)動偽影或環(huán)境光變化引起的快速光變化干擾也會導(dǎo)致信號飽和。本項工作提出了一種高動態(tài)范圍、高能效的光-數(shù)字直接轉(zhuǎn)換器(LDC)。采用電流域靜態(tài)縮放(SZ)來補(bǔ)償基線輸入電流，采用動態(tài)縮放(DZ)跟蹤并補(bǔ)償殘余交流輸入電流，并且利用動態(tài)切片式放大器降低功耗。LDC采用標(biāo)準(zhǔn)0.18μm CMOS工藝制造，在2kHz帶寬內(nèi)實現(xiàn)了高達(dá)140dB的動態(tài)范圍。交流信號的信噪比和失真比(SNDR)達(dá)到94.5dB，在1.2V電源下僅需消耗44μW。結(jié)合SZ和DZ技術(shù)的本項設(shè)計成功地在人體胸部實現(xiàn)了PPG和SpO2的準(zhǔn)確測量。

論文信息：

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

人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力之源，校企之間匯聚各自優(yōu)勢，實現(xiàn)資源共享，能夠創(chuàng)新教育模式，共同培養(yǎng)出具有實踐能力和行業(yè)視野的復(fù)合型人才，助推產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。納芯微致力于依托自身技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，支持產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展。未來，納芯微將繼續(xù)攜手高校加強(qiáng)合作，助力人才培養(yǎng)與科研建設(shè)，為芯片產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展持續(xù)輸送人才與創(chuàng)新成果。

審核編輯 黃宇