低功耗壓阻加速度計接口電路設(shè)計.pdf

1、基于壓阻效應(yīng)原理的硅微加速度計具有可靠性高，靈敏度高，成本低，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、國防建設(shè)等領(lǐng)域。但前端結(jié)構(gòu)部分惠斯通電橋中壓敏電阻的溫度特性導(dǎo)致的溫度敏感性和電阻不匹配問題導(dǎo)致的零點偏移使傳感器需要接口電路進行處理。因此設(shè)計具有修正零點偏移功能的接口電路具有重要意義。本文根據(jù)壓阻式硅微加速度計及接口電路的工作原理，設(shè)計了可以修正傳感器零點偏移的接口電路。為了減小整體接口電路的功耗，本設(shè)計從晶體管級和系統(tǒng)級兩方面對

2、接口電路的功耗進行了優(yōu)化。
　　本文通過比較幾種三級運算放大器的工作原理，基于電容乘積原理，設(shè)計了CMFC三級低功耗運算放大器。由于壓阻式硅微加速度計的傳感器結(jié)構(gòu)輸出信號存在較大的零點偏移，需要進行零偏校正，本文設(shè)計了基于逐次逼近原理的修正傳感器零點偏移電路，包括比較器、二進制雙向可逆計數(shù)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、啟動控制邏輯電路和時序發(fā)生電路的設(shè)計，其中啟動控制邏輯的設(shè)計是為了在確定逐次逼近完成后，關(guān)閉比較器、二進制雙向可逆計數(shù)器等只是用

3、于零點偏移修正的電路模塊，從而降低系統(tǒng)功耗。在完成電路中各個模塊的設(shè)計后用Hspice對整體接口電路進行仿真，仿真結(jié)果表明在電路增益為500的情況下當(dāng)輸入零點偏移500mV時，經(jīng)過第一級零點偏移電路修正后零點偏移由500mV下降為143.5mV；經(jīng)過第二級零點偏移修正后零點偏移降為1.9mV，實現(xiàn)了傳感器零點偏移的修正。最后本文對接口電路進行了版圖設(shè)計并流片，經(jīng)測試得出接口電路的功耗為4.62mW，修正精度為4mV,修正偏移電壓范圍為0