超聲波流量計芯片的原理探討 二
根據時差法超聲波流量計的測量原理，設計了一款超聲波流量計專用芯片。該芯片包括超聲波探頭驅動電路、測時控制電路、測溫控制電路、STOP信號轉換電路等模塊。測時控制電路利用時間一幅度轉換法，采用組合邏輯電路、觸發器、鎖存器、開關電路等控制電容充放電，將超聲波傳播時間轉化為電容的充電電壓，滿足超聲波流量計對時間精確測量的關鍵要求；測溫控制電路利用溫度傳感器、精密電阻分別與測溫電容組成不同的放電回路，通過測量電容不同的放電時間，來得到溫度傳感器的電阻值，從而得到流體的溫度；驅動電路與STOP信號轉換電路是根據換能器的發射接收原理設計的分頻、選擇、比較電路。
在系統級和電路級的分析和設計中，論文使用Hspice工具對主要模塊和整個系統進行了仿真，使設計最終滿足要求。版圖設計完成后，使用Dracula軟件對版圖進行設計規則與電氣規則的檢查，完成了各項設計驗證。
該專用芯片采用標準CMOS工藝進行了代工制造。芯片的測試結果表明，設計的測時功能和其它輔助功能都已經實現，具有較好的測量精度。也對芯片性能的差距及其原因進行了分析。
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