用于微小電容檢測的測頻專用芯片設(shè)計.pdf

1、加速度計作為一種測量加速度的儀器，在民用、軍用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。目前市場上的加速度計主要有壓電式電荷加速度計、集成電路式壓電加速度計、壓阻式加速度計、變電容式加速度計等幾種類型的加速度計。變電容式加速度計的設(shè)計中一個重要的環(huán)節(jié)就是電容檢測電路的設(shè)計。目前國外已經(jīng)生產(chǎn)出體積小性能優(yōu)越的加速度計。但是國內(nèi)現(xiàn)有的加速度計，由于工藝和相關(guān)技術(shù)比較落后，加速度計的體積比較大，很難適應(yīng)當(dāng)前系統(tǒng)小型化的要求，尤其是在武器系統(tǒng)中，加速度計只是其中的一

2、部分，體積應(yīng)該越小越好。 MEMS(MicroElectromechanicalSystem)近年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，隨著MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，電容式加速度計的電容變化變化量越來越小，對檢測技術(shù)提出了新的要求。在電容式傳感器中，常用電容檢測電路是將其轉(zhuǎn)換為電壓、電流或者頻率信號。目前的微型電容傳感器的極板面積變得越來越小，電容總量只有幾個pF，變化量就更小。針對這種微小電容的檢測，目前的方法主要有諧振法、充放電法、交流電橋法

3、，這幾種都是利用模擬器件實現(xiàn)，輸出均為模擬量。隨著數(shù)字電路的成熟，也有數(shù)字方法。 本文結(jié)合模擬和數(shù)字方法兩者的優(yōu)點，采用模/數(shù)混合方法。該方法由模擬和數(shù)字電路兩部分組成，首先由模擬電路建立電容到頻率的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系；然后由數(shù)字電路對頻率計數(shù)。本文是采用了多周期同步測頻方案，設(shè)計了高精度、瞬時頻率測量電路，從而可計算出被檢測電容的值。這種電容檢測方法具有精度高、速度快、易于集成、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點，有一定實用價值。