低功耗壓阻加速度計(jì)接口電路設(shè)計(jì).pdf

1、基于壓阻效應(yīng)原理的硅微加速度計(jì)具有可靠性高，靈敏度高，成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域。但前端結(jié)構(gòu)部分惠斯通電橋中壓敏電阻的溫度特性導(dǎo)致的溫度敏感性和電阻不匹配問題導(dǎo)致的零點(diǎn)偏移使傳感器需要接口電路進(jìn)行處理。因此設(shè)計(jì)具有修正零點(diǎn)偏移功能的接口電路具有重要意義。本文根據(jù)壓阻式硅微加速度計(jì)及接口電路的工作原理，設(shè)計(jì)了可以修正傳感器零點(diǎn)偏移的接口電路。為了減小整體接口電路的功耗，本設(shè)計(jì)從晶體管級(jí)和系統(tǒng)級(jí)兩方面對(duì)

2、接口電路的功耗進(jìn)行了優(yōu)化。
　　本文通過比較幾種三級(jí)運(yùn)算放大器的工作原理，基于電容乘積原理，設(shè)計(jì)了CMFC三級(jí)低功耗運(yùn)算放大器。由于壓阻式硅微加速度計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)輸出信號(hào)存在較大的零點(diǎn)偏移，需要進(jìn)行零偏校正，本文設(shè)計(jì)了基于逐次逼近原理的修正傳感器零點(diǎn)偏移電路，包括比較器、二進(jìn)制雙向可逆計(jì)數(shù)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、啟動(dòng)控制邏輯電路和時(shí)序發(fā)生電路的設(shè)計(jì)，其中啟動(dòng)控制邏輯的設(shè)計(jì)是為了在確定逐次逼近完成后，關(guān)閉比較器、二進(jìn)制雙向可逆計(jì)數(shù)器等只是用

3、于零點(diǎn)偏移修正的電路模塊，從而降低系統(tǒng)功耗。在完成電路中各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)后用Hspice對(duì)整體接口電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明在電路增益為500的情況下當(dāng)輸入零點(diǎn)偏移500mV時(shí)，經(jīng)過第一級(jí)零點(diǎn)偏移電路修正后零點(diǎn)偏移由500mV下降為143.5mV；經(jīng)過第二級(jí)零點(diǎn)偏移修正后零點(diǎn)偏移降為1.9mV，實(shí)現(xiàn)了傳感器零點(diǎn)偏移的修正。最后本文對(duì)接口電路進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì)并流片，經(jīng)測(cè)試得出接口電路的功耗為4.62mW，修正精度為4mV,修正偏移電壓范圍為0