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
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文檔簡介
1、微加速度計(jì)由于其廣闊的研究和應(yīng)用前景,以及巨大的軍事和民用價(jià)值,逐漸成為微傳感器領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。在各類加速度計(jì)中,電容式Sigma-delta加速度計(jì)憑借高精度、低功耗、結(jié)構(gòu)簡單、噪聲特性好、能良好兼容標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝等優(yōu)點(diǎn),在離散時(shí)間系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展,集成化、閉環(huán)工作、直接數(shù)字輸出等工作方式成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。而高性能的接口電路是實(shí)現(xiàn)高性能加速度計(jì)的關(guān)鍵,因此,開展Sigma-delta數(shù)字加速度計(jì)接口
2、電路的研究具有重要的理論與應(yīng)用意義。
噪聲特性是高精度微加速度計(jì)最重要的性能指標(biāo)之一。本文分析了Sigma-delta數(shù)字加速度計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理,選擇五階分布式反饋型Sigma-delta數(shù)字加速度計(jì)進(jìn)行深入研究,并對開關(guān)熱噪聲、折疊熱噪聲、運(yùn)放噪聲、積分器噪聲與量化噪聲等加速度計(jì)接口電路的主要噪聲源進(jìn)行了細(xì)致的原理分析、噪聲建模,并討論了各類噪聲之間的相互作用。以理論分析為基礎(chǔ)計(jì)算出加速度計(jì)系統(tǒng)的等效輸出噪聲,通過測試
3、芯片的靜態(tài)噪聲特性驗(yàn)證了理論分析與計(jì)算的準(zhǔn)確性。
本文在Matlab的Simulink平臺上完成了Sigma-delta數(shù)字加速度計(jì)的系統(tǒng)級噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì),采用四階前饋求和結(jié)構(gòu)替代五階分布式反饋結(jié)構(gòu),在提高環(huán)路增益的同時(shí)保證了穩(wěn)定性。減小電荷放大器中的反饋電容值,提高前級增益。加入相關(guān)雙采樣電路,抑制低頻干擾。通過減小前級運(yùn)放的帶寬與等效輸入噪聲,來降低折疊熱噪聲。本設(shè)計(jì)采用0.5μmCMOS工藝實(shí)現(xiàn),電源電壓5V,在Caden
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