这款12位Delta-Sigma型ADC可在高达250°C的温度下正常工作，采用标准的0.18微米SOI CMOS工艺制造

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：12-bit Delta-Sigma ADC Operating at a Temperature of Up to 250 °C in Standard 0.18 μm SOI CMOS

提出了一种可在250℃高温下工作的第二阶离散时间Delta-Sigma ADC，通过漏电流补偿、时钟增强和架构优化有效抑制高温带来的负面影响，测试显示其SNR达93dB，功耗44mW，面积0.065mm2，适用于航空航天和油气开采等极端环境。

　　

摘要：

某些应用要求电子系统在极高的温度下运行。通过使用专门的设计技术来扩展汽车级CMOS工艺的运行温度范围，可以提供重要的成本效益优势。我们介绍了一种二阶离散时间δ-σ模数转换器，其工作温度可高达250℃，远超过用于制造该转换器的汽车级CMOS工艺（XFAB XT018）的175℃的合格温度。该模数转换器采用了有效的设计技术，以减轻高温带来的不利影响，如漏电流增加和电迁移现象。我们使用了虚拟晶体管进行漏电流补偿，采用了时钟增强方法来限制传输门的串扰，并优化了电路架构以确保在高温下的稳定性和精度。综合测试表明，该模数转换器在250℃的温度下，信号带宽为146 Hz时，信噪比超过93 dB，有效比特数为12位，功耗仅为44 mW。转换器的芯片面积为0.065 mm2，用于高温缓解的电路所占面积仅为13.7%。在最高温度250℃时，其Schreier优值达到140 dB，证明了该电路在天然气和石油开采以及航空等具有挑战性的应用中具有可靠的运行潜力。

引言

推动工业系统数字化的目的是为了提高控制性能和整体系统性能，这通常需要在恶劣环境中使用电子设备。一些工业应用，如航空航天、航空、石油和天然气钻探、能源生成以及某些类型的制造，其工作温度远高于传统电子设备[1]、[2]、[3]（如图1所示）。实际上，消费级和大多数工业应用的电子元件及CMOS电路的合格工作温度为85℃，而军用和汽车应用的电子元件则可承受高达150℃的温度。

图1.

现有的集成电路制造技术能够满足不同应用的温度要求。数据来源于[1]、[3]和[6]，这些资料列出了各应用领域的最高工作温度。