MEMS壓阻式加速度傳感器讀出電路的研究.pdf

1、隨著MEMS制造工藝與IC工藝的飛速發(fā)展,MEMS傳感器與讀出電路的集成化研究成為當前主要發(fā)展方向之一,其中MEMS壓阻式加速度傳感器由于具有較好的低頻特性、較低的輸入阻抗、較寬的工作溫度范圍、良好的線性輸出,可用于測量直線加速度,后端處理電路結構簡單等優(yōu)點,在航空、航天、汽車工業(yè)等領域取得了廣泛的應用。
　　本文在研究了國內外MEMS傳感器與讀出電路向集成化發(fā)展的趨勢下,設計了一種針對雙梁結構MEMS壓阻式加速度傳感器的讀出電路

2、。讀出電路主要由積分電路以及微弱信號處理精度較高的開關電容采樣電路組成,通過加速度傳感器等效電學模型與讀出電路的協(xié)同仿真驗證了讀出電路的可行性,并由此實現(xiàn)了電路性能優(yōu)化,主要研究內容有:
　　(1)根據(jù)MEMS壓阻式加速度傳感器惠斯通電橋構建了其等效電學模型,通過Verilog_A在設計平臺Cadence中生成了可調用的傳感器模塊;
　　(2)讀出電路主要由前置單位增益緩沖器、積分電路以及開關電容采樣電路組成,其中單位增益緩

3、沖器采用輸出與輸入可直接短接的折疊式共源共柵運放設計,積分電路中的運放采用增益較高、噪聲較低的套筒式共源共柵結構設計,重點分析了兩種運放電壓增益、輸出擺幅以及噪聲性能的提高設計;
　　(3)通過分析限制開關電容采樣電路速度與精度的各種不利因素,采用CMOS互補開關、增加虛擬器件、采用下極板采樣技術提高了開關電容采樣電路的精度;
　　(4)針對開關控制時序設計了一種由格雷碼計數(shù)器、數(shù)字比較器以及 SR鎖存器構成的脈沖寬度可調的