A Design of Output Voltage Compensation Circuits for Bipolar Integrated Pressure Sensor

바이폴라 공정을 이용한 압력센서용 출력전압 보상회로의 설계

In this paper, integrated pressure sensor with calibration of offset voltage and full scale output and temperature compensation of offset voltage and full scale output were designed. The signal conditioning circuitry are designed that calibrate the offset voltage and full scale output to desired values and minimize the temperature drift of offset voltage and full scale output. Designed circuits are simulated using SPICE in a bipolar technology. The ion implanted resistor of different temperature coefficient were used to trimming the desired values. As a results, offset voltage was calibrated to 0.133V and the temperature drift of offset voltage was reduced to $42\;ppm/^{\circ}C$. Also, the full scale output was calibrated to 4.65V and the temperature coefficient of full scale output was reduced to $40ppm/^{\circ}C$ after temperature compensation.

본 논문에서는 옵셋전압 및 full scale 출력전압, 옵셋전압 및 full scale 출력전압의 온도특성이 보상된 집적화 된 실리콘 압력센서를 설계하였다. 신호처리회로는 옵셋전압 및 full scale 출력전압을 원하는 값으로 조정할 수 있고 옵셋전압의 온도 드리프트를 최소화할 수 있으며 출력전압이 양의 온도계수를 갖도록 하여 압저항계수의 온도계수와 상쇄되도록 설계하였다. 설계한 신호처리회로는 바이폴라 공정 파라미터를 이용하여 SPICE로 시뮬레이션하였다. 옵셋전압 및 full scale 출력전압의 조정을 위하여 온도계수가 서로 다른 이온주입저항을 이용하였다. 시뮬레이션결과 옵셋전압 및 옵셋전압의 온도계수 조정저항을 이용하여 옵셋전압을 0.133V로 조정하였고 온도 드리프트는 $42\;ppm/^{\circ}C$로 감소시킬 수 있었다. full scale 출력전압 조정저항을 이용하여 full scale 출력전압값을 4.65V로 조정하였고 온도보상을 통해 출력전압의 온도계수를 $40\;ppm/^{\circ}C$로 감소시킬 수 있었다.