闭环电容式加速度计自检测电路设计

【摘要】随着MEMS技术的不断提高与各类传感器的广泛使用，微加速度传感器的应用也越来越广。但是由于它的体积微小导致输出的信号非常微弱，必须配合信号检测电路一起使用才能发挥其应有的功能，因此设计出精度高、性能稳定的信号检测电路对于微加速度传感器来说至关重要。本文设计的信号检测电路基于连续时间检测原理，可以在连续的时间内检测到加速度连续的变化量，提高了检测精度。电路的输入端采用敏感电荷放大器实现C-V转换，有效地避免了传统检测电路中的开关噪声。机械模块将加速度信号转化为电容变化量，再通过敏感电荷放大器、同相放大器、同步解调电路和低通滤波器转化成与加速度信号呈线性关系的电压信号输出，再将输出信号通过比例积分控制器反馈到敏感电荷放大器的同相端实现闭环检测，使信号检测电路拥有较好的动态响应特性的同时消除静态误差。当给活动极板一个直流电压时，可以在输出端检测到一个与之对应的直流电压，实现了信号检测电路的自检测功能。利用0.5μmCMOS工艺库完成了对电路各个晶体管参数的设定，运用Cadence软件对检测电路进行了仿真、参数调整和验证。得到检测电路性能仿真结果为：运算放大器的开环增益达85.96dB、相位裕度62.8°、等效输入噪声为3.632nV/HZ。在±2.5V电压下闭环系统的满量程范围为±30g，检测灵敏度为16.2mV/g，达到预期的各项设计目标。
【作者】李山；
【导师】曹一江；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，微电子学与固体电子学，2013，硕士
【关键词】闭环；加速度；自检测；力反馈；传感器；

【参考文献】
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