基于聚合物氣體微傳感器研究及Delta-Sigma調(diào)制器的算法設(shè)計(jì).pdf

1、本文的工作主要分為聚合物碳黑氣體微傳感器陣列研究和模數(shù)調(diào)制器的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)兩個(gè)部分?！　∈紫缺疚难芯苛艘环N新型的、基于聚合物—碳黑敏感膜的微傳感器陣列。根據(jù)微傳感器的面積和噪聲特性，設(shè)計(jì)了一種包含8對(duì)子電極，梳狀的微電極結(jié)構(gòu)。每對(duì)子電極長(zhǎng)600微米，寬和間距均是20微米。這種設(shè)計(jì)減小了傳感器電阻值，減少了傳感器噪聲的影響，提高了傳感器的信噪比，同時(shí)也得到較好的響應(yīng)時(shí)間。使用這種微電極結(jié)構(gòu)，在其上面噴涂了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚環(huán)氧乙烷

2、、聚已內(nèi)酯和聚-4-乙烯基苯酚四種聚合物—碳黑敏感膜，分別對(duì)氣體體積分?jǐn)?shù)5×10-4的甲苯、丙酮、甲醇和乙醇四種有機(jī)類氣體進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：傳感器對(duì)氣體的響應(yīng)曲線呈指數(shù)變化，發(fā)生了吸附和解析附的現(xiàn)象；四種不同有機(jī)氣體的響應(yīng)也各不相同，從1.9％到0.01％；兩個(gè)主成分之和就可以代表93.86％的信息，微傳感器陣列能夠完全區(qū)分這四種氣體。　　為實(shí)現(xiàn)微傳感器陣列和信號(hào)采集、處理電路的集成化，本文第二部分的工作開展了Delta-Si

3、gma模數(shù)轉(zhuǎn)換器的算法設(shè)計(jì)。首先，本文討論了用于微傳感器信號(hào)采集及處理系統(tǒng)的功能及能耗要求，得出了適合于低速、中等精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)。接著研究了Delta-Sigma這種模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理和調(diào)制方式，并且比較了四種調(diào)制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。結(jié)合MEMS氣體微傳感器的要求，選擇了單環(huán)高階調(diào)制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。研究并得出了單環(huán)高階調(diào)制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化了單環(huán)三階、48倍過(guò)采樣率NTF噪聲傳遞函數(shù)，并且保證了環(huán)路穩(wěn)定。對(duì)三階單環(huán)高階調(diào)制器進(jìn)行