硅微電容式加速度傳感器檢測電路研究.pdf

1、電容式硅微加速度傳感器是一種重要的慣性傳感器,是慣性測量組合系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件之一,在生產(chǎn)生活和軍事武器中有著廣泛的應(yīng)用。它與傳統(tǒng)的加速度計相比具有重量輕,成本低,功耗小,體積小等諸多優(yōu)點,因此成為人們研究的熱點。而其檢測電路的研制是關(guān)鍵技術(shù)之一。由于加工條件的限制,目前國內(nèi)所研制出的微電容式加速度計主要是采用體硅加工工藝,所以無法把基于表面加工工藝的讀取電路集成在一塊芯片中。本論文針對國內(nèi)目前體硅加工工藝研制出的微機電系統(tǒng)(MEMS)電容

2、式加速度傳感器進行了傳感器的信號獲取與處理集成電路的研究?？梢圆捎煤癖∧ぜ庸すに嚢褌鞲衅骱痛藱z測電路進行混合集成。它的設(shè)計思路也可用于表面微機械加工工藝制作的差分電容式傳感器,實現(xiàn)單片集成。本論文主要完成了以下研究工作:①本論文圍繞電容式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了比較系統(tǒng)的研究,重點研究了硅微加速度傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理、電學(xué)、力學(xué)特性等。②對微加速度傳感器信號獲取與處理的檢測電路進行了深入系統(tǒng)的研究。設(shè)計了一個以調(diào)制解調(diào)思想為

3、核心的微小電容檢測電路。分別采用XFAB公司提供的2微米BiCMOS工藝的晶體管模型參數(shù)及電子科技集團公司第二十四研究所提供的2微米BiCMOS工藝的晶體管模型參數(shù),利用Candence軟件對處理電路的各個單元和整體系統(tǒng)進行了模擬仿真。單元電路包括偏置電壓源、偏置電流源、自檢測電路、緩沖放大器、解調(diào)濾波電路、時鐘產(chǎn)生電路、高頻載波產(chǎn)生器。系統(tǒng)具有自測試功能,電路系統(tǒng)輸出電壓信號與加速度信號成正比關(guān)系。③對整個檢測電路的各個單元電路及整體