MEMS壓阻式加速度傳感器讀出電路的研究.pdf

1、隨著MEMS制造工藝與IC工藝的飛速發(fā)展,MEMS傳感器與讀出電路的集成化研究成為當(dāng)前主要發(fā)展方向之一,其中MEMS壓阻式加速度傳感器由于具有較好的低頻特性、較低的輸入阻抗、較寬的工作溫度范圍、良好的線性輸出,可用于測(cè)量直線加速度,后端處理電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在航空、航天、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。
　　本文在研究了國(guó)內(nèi)外MEMS傳感器與讀出電路向集成化發(fā)展的趨勢(shì)下,設(shè)計(jì)了一種針對(duì)雙梁結(jié)構(gòu)MEMS壓阻式加速度傳感器的讀出電路

2、。讀出電路主要由積分電路以及微弱信號(hào)處理精度較高的開(kāi)關(guān)電容采樣電路組成,通過(guò)加速度傳感器等效電學(xué)模型與讀出電路的協(xié)同仿真驗(yàn)證了讀出電路的可行性,并由此實(shí)現(xiàn)了電路性能優(yōu)化,主要研究?jī)?nèi)容有:
　　(1)根據(jù)MEMS壓阻式加速度傳感器惠斯通電橋構(gòu)建了其等效電學(xué)模型,通過(guò)Verilog_A在設(shè)計(jì)平臺(tái)Cadence中生成了可調(diào)用的傳感器模塊;
　　(2)讀出電路主要由前置單位增益緩沖器、積分電路以及開(kāi)關(guān)電容采樣電路組成,其中單位增益緩

3、沖器采用輸出與輸入可直接短接的折疊式共源共柵運(yùn)放設(shè)計(jì),積分電路中的運(yùn)放采用增益較高、噪聲較低的套筒式共源共柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),重點(diǎn)分析了兩種運(yùn)放電壓增益、輸出擺幅以及噪聲性能的提高設(shè)計(jì);
　　(3)通過(guò)分析限制開(kāi)關(guān)電容采樣電路速度與精度的各種不利因素,采用CMOS互補(bǔ)開(kāi)關(guān)、增加虛擬器件、采用下極板采樣技術(shù)提高了開(kāi)關(guān)電容采樣電路的精度;
　　(4)針對(duì)開(kāi)關(guān)控制時(shí)序設(shè)計(jì)了一種由格雷碼計(jì)數(shù)器、數(shù)字比較器以及 SR鎖存器構(gòu)成的脈沖寬度可調(diào)的