MEMS加速度傳感器讀出電路設(shè)計(jì).pdf

1、MEMS加速度傳感器以其各種優(yōu)越的性能在軍事與商業(yè)設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，它包括MEMS傳感器和IC讀出電路兩部分，近年來(lái)，由于其高精度、高穩(wěn)定性在精密勘探中也得到特殊的應(yīng)用，如石油探測(cè)等。MEMS加速度傳感器又稱(chēng)微加速度計(jì)，有壓阻式和電容式等多種結(jié)構(gòu)，但從綜合性能看，電容式微加速度計(jì)的綜合性能最優(yōu)，同時(shí)檢測(cè)差分電容變化的讀出電路技術(shù)也非常成熟。讀出電路從控制方式上有開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制兩種，開(kāi)環(huán)控制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在沖擊性加速度測(cè)量中有重要應(yīng)

2、用，閉環(huán)控制由于存在靜電力反饋而具有線性度高、動(dòng)態(tài)性能好、不易受外界噪聲影響等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。讀出電路從電路結(jié)構(gòu)上分主要有三種：一是使用調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的連續(xù)時(shí)間電壓讀出電路；二是基于運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的連續(xù)時(shí)間電流讀出電路；三是開(kāi)關(guān)電容電荷讀出電路。
　　全芯片系統(tǒng)采用閉環(huán)Σ-Δ讀出電路結(jié)構(gòu)，本文的工作是全芯片系統(tǒng)的部分內(nèi)容，本文主要分析了讀出放大器的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)思路，還包括其外圍輔助電路：基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流、多相時(shí)鐘同步電路、可編輯

3、補(bǔ)償電容陣列及讀出放大器的外圍開(kāi)關(guān)電路。針對(duì)讀出放大器進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)，讀出放大器根據(jù)其控制信號(hào)可以運(yùn)行在高、低功耗兩種狀態(tài)，設(shè)計(jì)思想是讀出放大器只在后1/4個(gè)周期——“讀出放大”（Sensing）階段工作在高功耗狀態(tài)，而在其它的3/4個(gè)周期工作在低功耗狀態(tài)，這樣有效節(jié)省了電源功耗。讀出放大器采用相關(guān)雙采樣（CDS）技術(shù)進(jìn)行失調(diào)消除，本文推導(dǎo)了它的工作原理及計(jì)算公式，并指出讀出放大器線性度的影響因素，低噪聲要求也是全芯片系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵，