电流分流监测器芯片在当今复杂的集成电路系统中起着重要的作用,通过监测电子设备中的电流大小可以判断电路是否正常工作,从而能实时监测电路的工作状态,以避免出现瞬间电流过大而烧毁电子设备的情况。因此,设计一款具有高性能的电流分流监测器来精确地检测流向负载端的电流是十分必要的。本论文设计的是一款结构新颖的双向电流分流监测器,该电路能在输入共模电压-4～4V的范围内实现精确的双向电流检测,且在保证精度的前提下均可检测出流过检测电阻的电流大小,它的核心电路由两个比较器、三个误差放大器、一些电流镜模块和电阻组成。其中,一个比较器是用来判断电流的流向,另一个是用来判断输入的共模电压范围,从而确保该电路在正负输入共模电压条件下能正常工作。论文完成了从系统架构的确定、电路结构的分析到电路参数的计算等全部工作,整体电路采用的是SMIC 0.18μm CMOS工艺。在完成各个子模块和整体模块的分析和设计之后,通过spertre对整体电路进行了仿真验证,并利用Calibre对版图进行了DRC和LVS的验证,版图的设计和布局也满足工艺的设计要求。通过仿真验证可得在输入(Vin)为5～16 V时,通过LDO产生一个5 V(Vdd)的情况下,当共模输入电压在-4～4 V范围内变化时,该电流分流监测器可以精确的检测出电阻上4～40 m V的电压差,并能将其放大100倍输出,系统的增益误差在全温度范围内(-25℃～100℃)均小于0.65%。在不同工艺角(tt,ss,ff,sf,fs)下对系统的CMRR进行了仿真,其输出结果均大于130d B。此外,对整体电路也进行了蒙特卡洛的仿真,通过仿真验证,其输出的结果均能精确的将检测的电压放大100倍进行输出。仿真结果表明,该电路的检测电压差和输出电压有着很好的线性关系。测试结果显示,芯片在不同的情况下均能正常工作,能实现预期所设计的功能。综上所述,本文对高精度的双向电流分流监测器芯片设计进行了相关研究,论述了从电路模块、系统架构、版图、测试等原理和方法,最终的测试结果表明电流分流监测器芯片满足相关的设计要求。