传感器信号接口与处理电路设计

课程编码：085401M05003H 英文名称：Sensory Signal Interface and Processing Circuit Design 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：杨海钢等

本课程为电子信息相关专业研究生的专业普及课。本课程讲授传感器信号接口与处理电路设计有关的基础性内容，首先介绍传感器及其接口电路在现代电子系统中的作用和地位，使学生了解学习传感器信号接口与处理电路设计的重要性；接下来介绍传感器信号接口与处理电路设计所需基本知识，包括传感器系统构成、主要性能参数、非理想特性、噪声机理与分析、低噪声与低失调放大器、仪表放大器、电压型/电流型/电容型传感器接口电路、谐振式传感器接口电路、自动增益控制、阻抗检测、校准、补偿以及低功耗模数转换等。通过本课程学习，使学生掌握传感器信号接口与处理电路设计的基本技能，为从事相关研究和开发奠定基础

电路基础，模拟电路，数字电路，半导体物理，集成电路基础

第一章 传感器及接口电路技术概述 2.0学时
第1节 集成传感器简介
第2节 传感器与接口芯片机理
第二章 传感信号极低噪声检测处理技术基础 7.0学时
第1节 传感器非理想特性
第2节 随机噪声基础
第3节 噪声分析与极低噪声设计优化方法
第4节 噪声性能测试
第三章 低噪声与低失调放大器设计技术 3.0学时
第1节 失调电压与器件失配
第2节 1/f噪声与失调的动态消除技术
第四章 电压型传感器接口处理芯片设计技术 3.0学时
第1节 电压检测型传感器技术
第2节 仪表放大器设计概述
第3节 神经与脑电信号检测电路设计
第五章 电阻型传感器接口处理芯片设计技术 2.0学时
第1节 电阻型传感器简介
第2节 电阻型传感器接口电路设计
第六章 电容型传感器接口处理芯片设计技术 4.0学时
第1节 电容型传感原理简介
第2节 电容传感接口电路结构
第3节 电容传感接口电路噪声分析与优化
第4节 电容型惯性传感器概述与接口电路实例
第七章 电流型传感器接口处理芯片设计技术 3.0学时
第1节 电流型微传感器与接口简介
第2节 微电流检测电路设计
第3节 总结与复习一
第八章 谐振式传感器及接口处理芯片设计技术 2.0学时
第1节 谐振式传感器简介
第2节 谐振式传感器接口电路结构
第九章 接口芯片低功耗设计与自动增益控制技术 2.0学时
第1节 低功耗需求与低功耗设计技术综述
第2节 麦克风传感器与自动增益控制技术
第十章 传感器校准与补偿技术 2.0学时
第1节 非线性补偿技术
第2节 片上温度检测与自补偿技术
第十一章 低功耗模数转换技术 4.0学时
第1节 模数与数模转换技术基础
第2节 低功耗奈奎斯特速率转换器设计
第3节 低功耗过采样转换器概述
第十二章 其他接口电路与设计考虑 6.0学时
第1节 常见微弱信号检测方法
第2节 干扰来源与抗干扰技术
第3节 其他接口电路模块设计
第4节 总结与复习二
第5节 课堂开卷考试

"杨海钢：中科院空天信息研究员研究员，中国科学院大学岗位教授。主要从事领域：可编程逻辑系统与FPGA芯片设计技术；芯片集成系统（SoC）；大规模集成电路设计（VLSI Design）；射频与混合信号集成电路（IC）设计；电子设计自动化（EDA）
主持和承担国家科技重大专项、自然科学基金、863、973、总装新品、总装瓶颈、装发预研、国防基础科研、北京市重大科技计划、中科院重要方向和重大仪器研制等项目。获2010年国务院政府特殊津贴奖励及2013年中国电子学会技术发明类科技进步二等奖（第一完成人）；获美国发明专利授权1项、中国发明专利授权77项，申请中国发明专利27项；已发表学术论文200余篇（包括在国际著名专业文献IEEE Journal of Solid State Circuits, IEEE Sensors Journal, IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on Nuclear Science, IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, Electronics Letters等）。

尹韬：中科院半导体研究所，副研究员
目前承担的主要科研任务情况：
作为负责人主持或完成国家自然科学基金项目三项，主持企业委托传感器接口芯片开发项目三项；作为副组长完成“微纳传感器电容信号检测集成技术基础研究”、“低电压、低功耗的高精度模拟信号采集处理集成电路关键技术研究”、“面向智能电网的数模混合可编程SoC研发”等多项国家863课题、中科院课题。目前作为负责人主持一项国家自然科学基金项目，研究脉冲生理电信号的高能效检测芯片设计关键技术，参与高速图像传感器、温度传感器等项目任务。
主要科研（学术）成果：
长期从事微纳传感器高性能接口集成电路设计技术研究，在低噪声/低功耗信号检测与处理、生物医疗芯片、图像传感器、高能效可重构信号处理芯片等方面具有多年的研究基础，带领团队研制出低功耗/低噪声微陀螺、微加速度计、微麦克风、脑电检测等芯片，成功用于高性能微纳传感器系统中。发表论文90余篇，授权国家发明专利10余项，入选首批中科院电子所“菁英人才计划”。任IEEE TCAS-I、IEEE Sensor Journal、Microelectronics Journal、IEEE BioCAS、电子与信息学报、半导体学报等期刊和国际会议审稿人。"