力電耦合MEMS器件的VHDL-AMS建模方法.pdf

1、一個完整的MEMS系統(tǒng)包含傳感器、執(zhí)行器以及相應(yīng)的信號處理電路,這樣可以提高系統(tǒng)性能和可靠性.為縮短設(shè)計周期、降低成本,迫切需要有相應(yīng)的CAD工具進行系統(tǒng)級設(shè)計.但MEMS器件大多是非線性的,且包含了多個能量域的耦合(電、機械、熱、磁和光等),直接利用數(shù)值的方法(如有限元法、邊界元法),相當費時,不適合系統(tǒng)級設(shè)計.因此,為提高計算速度,應(yīng)在不顯著降低精度的前提下,減少系統(tǒng)的自由度,建立MEMS器件的宏模型.由于靜電驅(qū)動的MEMS器件在工

2、藝上容易與IC集成,而且在實際中有著廣泛的應(yīng)用,所以該文選擇這類MEMS器件作為研究對象,分別研究了集總參數(shù)和分布參數(shù)系統(tǒng)的建模方法以及相應(yīng)的VHDL-AMS語言描述方法.首先以靜電驅(qū)動梳狀諧振器為例,利用集總參數(shù)方法,即把諧振子的動態(tài)質(zhì)量折算到振子上,建立了用常微分方程和代數(shù)方程(DAEs)描述的宏模型,并給出了用VHDL-AMS語言描述的具體方法.接著,根據(jù)模態(tài)疊加法建立了分布參數(shù)的靜電驅(qū)動固支梁的宏模型:在利用有限元分析工具Cov