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HART协议是目前应用最为广泛的工业现场总线通信协议,这种通信协议基于传统的两线制变送器。两线制仪表又称为回路供电仪表,现场仪表与控制室之间只使用两根线连接,这两根线既是电源线也是信号线,4-20mA的回路电流就是与被测物理量对应的信号。HART协议是将数字信号以FSK形式叠加到4-20mA模拟信号上来实现数字通信的协议,这种数字通信目前主要用于对仪表进行现场标定。两线制仪表的电路通常需要基于专用芯片设计,论文中讨论的芯片就是既能实现两线制仪表功能,又可支持HART协议的芯片,这种芯片目前还没有定型产品。本文介绍了一种基于国内工艺设计的两线制仪表专用芯片,并重点讨论了其中调制电路和解调电路的设计和实现方法。设计以前期完成的基本两线制仪表芯片为基础,通过增加调制解调电路,扩展了原芯片的功能。课题的技术难点在于芯片面积和功耗,简单地将两种芯片的电路集成会导致过大的面积和过高的功耗。论文的主要创新点是提出了一种新的调制电路设计方法,采用了波形合成技术来实现正弦波信号,并通过电流控制方法解决了FSK信号的频率控制问题,与传统方法相比,减小了芯片面积并降低了输出信号波形失真度。在解调电路中,采用开关电容滤波技术减少了芯片的外部元件,采用一种特殊数字电路识别接收到的信号,减小了芯片面积并降低了功耗。设计基于国内BCD工艺实现,通过严格的仿真分析,验证了电路的正确性。首先使用Cadence软件对每个功能模块进行电路设计,然后采用HSPICE对各个模块进行仿真分析,主要包括波形产生电路、比较器、运算放大器、开关电容滤波器和数字控制电路。其中数字控制电路和开关电容滤波器是整个设计的核心,所以对于这两个部分进行了重点分析。最后采用华虹NEC的BCD 0.35μmGE工艺进行版图的绘制,并通过了DRC和LVS。