磁通门作为测量弱磁场的主要传感器,广泛应用于航天、军事等领域。传统的磁通门传感器接口电路多使用分立元件,限制了磁通门传感器在某些领域的应用,本课题利用CMOS模拟集成电路技术,研究磁通门传感器接口电路单芯片集成的实现,对磁通门传感器的发展具有重要的意义。本文在分析磁通门双芯探头工作原理的基础上,针对正弦激励磁通门接口电路的激励工作频带、相敏解调精度、集成度不高等不足之处,基于二次谐波选择法,设计了以方波为激励方式的集成磁通门接口电路。设计的方波激励磁通门接口电路,包括激励电路和检测电路两个部分,激励电路部分采用环形振荡电路和分频电路保证激励信号和相敏解调的基准信号的准确度。检测部分包括了前置放大电路部分,滤波电路部分,相敏解调电路部分,其中,前置放大电路部分采用低噪声放大器以提高磁通门信号的信噪比,滤波电路部分采用二阶带通滤波方式以滤除噪声信号的干扰,相敏解调电路部分采用双运放结构以降低对偏置电压源的电荷注入,从而提高了系统的性能。方波激励磁通门接口电路的版图设计属于数模混合集成电路版图设计的范畴,本文详细分析了版图设计中的一些非理想效应和耦合效应,并采取了具体的解决方案和优化措施,按照设计规则和工艺参数实现版图设计。本设计基于0.5μm n阱2p2m工艺MOS模型进行仿真。芯片仿真结果表明,在5V供电电压下,本文研制的磁通门传感器磁场测量范围为±80μT,灵敏度为18μV/nT,电路功耗为11.235mW,输出范围为2.88V,接口电路芯片面积仅为2.3mm×2.6mm。