基于CMOS工藝的MEMS陀螺儀接口電路設(shè)計.pdf

1、陀螺儀是用來測量轉(zhuǎn)動物體角速度的裝置，隨著MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，MEMS陀螺儀逐漸成為近來的研究熱點。與傳統(tǒng)的角速度傳感器相比，MEMS陀螺儀具有成本低、功耗小、體積小、重量輕、可靠性高、易于集成、適于批量生產(chǎn)和可實現(xiàn)智能化等諸多優(yōu)點，被廣泛應用于航空、航天、航海、汽車、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域和眾多消費電子產(chǎn)品中。
　　 雖然MEMS陀螺儀具有廣闊的應用前景，但是由于其輸出角速度信號小，極容易受寄生參數(shù)和環(huán)境噪聲的影響，難以

2、被有效提取出來并進行處理，因此，設(shè)計出噪聲抑制能力強、信號分辨率高的接口電路成為MEMS陀螺儀的關(guān)鍵和難點之一。本文的主要內(nèi)容就是設(shè)計單片集成的電容式MEMS陀螺儀接口電路，與傳統(tǒng)采用分立器件的方法相比，單片集成的接口電路在面積、功耗方面具有優(yōu)勢，且寄生參數(shù)不受外部干擾容易控制，更易于實現(xiàn)對微弱信號的高精度處理。
　　 本文詳細分析了電容式MEMS陀螺儀的基本原理，根據(jù)MEMS陀螺儀模型的參數(shù)和系統(tǒng)指標確定了接口電路的實現(xiàn)方案，

3、并對系統(tǒng)中各模塊的具體實現(xiàn)方案和電路性能進行了詳細分析，給出了相應的設(shè)計要點和電路仿真結(jié)果。為了方便整體電路的仿真和測試，本文還設(shè)計了MEMS陀螺儀模型的等效電路。本文設(shè)計的接口電路采用了全差分技術(shù)、相關(guān)雙采樣技術(shù)、底極板采樣技術(shù)和LDO電源穩(wěn)壓等方法，以減小噪聲、失調(diào)、開關(guān)電荷注入和共模干擾等因素對系統(tǒng)性能的影響。
　　 本文采用Chartered0.35μm標準CMOS工藝設(shè)計并實現(xiàn)了單片集成的橫向電容式MEMS陀螺儀接口電