基于微電容測量IC的加速度計電路設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、為了完成電容式微加速度計測量電路的設(shè)計，本文對電容式梳齒微加速度計進(jìn)行了系統(tǒng)級的集總電路建模和仿真。雖然商業(yè)化MEMS CAD軟件CoventorWare和Intellisuite都有系統(tǒng)級仿真模塊，使用非常便利，但仿真時電路部分只能使用一些簡單化的理想模型代替(簡單的運(yùn)放、乘法器等)，對電路設(shè)計者來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。針對該問題，本文在Pspice上，采用ABM器件描述非線性的機(jī)電耦合行為，對靜電換能器進(jìn)行了非線性大信號集總電路建模。在此基礎(chǔ)

2、上，本文完成了一個電容式梳齒微加速度計的系統(tǒng)級時域仿真。 微機(jī)械加速度計尺寸微小，在加速度作用下質(zhì)量塊移動而產(chǎn)生的電容變化量接近fF(10<'-15>F)量級或更小，因此微小信號測量電路的設(shè)計非常關(guān)鍵。由于在本項目中，要求微電容檢測電路不但要有寬的測量范圍，還要具有小于fF的測量精度。由于使用分立元件搭建電路難以達(dá)到這樣的要求，因此本文選擇了24bit數(shù)字輸出的電容讀取芯片AD7745。 首先，本文搭建了基于AD7745

3、的微電容測量評估板。用一個微陶瓷可調(diào)電容(3到6pf左右)代替加速度計表頭，該評估板實現(xiàn)了微可變電容的測量。 然后在此基礎(chǔ)上，本文對電路板進(jìn)行了優(yōu)化，以降低噪聲，提高分辨率。采取的具體措施包括：為D/A的參考電壓輸入添加了參考電壓ADR392芯片；增加了電池供電方式，分開了模擬電源/地和數(shù)字電源/地，提供了0Ω可選電阻焊盤，以實現(xiàn)供電方式和接地方式的選擇；為模擬電源部分和AD7745的串行通訊接口提供了可選濾波網(wǎng)；注意了信號走線