硅微電容式加速度傳感器檢測(cè)電路研究.pdf

1、電容式硅微加速度傳感器是一種重要的慣性傳感器,是慣性測(cè)量組合系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件之一,在生產(chǎn)生活和軍事武器中有著廣泛的應(yīng)用。它與傳統(tǒng)的加速度計(jì)相比具有重量輕,成本低,功耗小,體積小等諸多優(yōu)點(diǎn),因此成為人們研究的熱點(diǎn)。而其檢測(cè)電路的研制是關(guān)鍵技術(shù)之一。由于加工條件的限制,目前國(guó)內(nèi)所研制出的微電容式加速度計(jì)主要是采用體硅加工工藝,所以無(wú)法把基于表面加工工藝的讀取電路集成在一塊芯片中。本論文針對(duì)國(guó)內(nèi)目前體硅加工工藝研制出的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)電容

2、式加速度傳感器進(jìn)行了傳感器的信號(hào)獲取與處理集成電路的研究?？梢圆捎煤癖∧ぜ庸すに嚢褌鞲衅骱痛藱z測(cè)電路進(jìn)行混合集成。它的設(shè)計(jì)思路也可用于表面微機(jī)械加工工藝制作的差分電容式傳感器,實(shí)現(xiàn)單片集成。本論文主要完成了以下研究工作:①本論文圍繞電容式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究,重點(diǎn)研究了硅微加速度傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理、電學(xué)、力學(xué)特性等。②對(duì)微加速度傳感器信號(hào)獲取與處理的檢測(cè)電路進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。設(shè)計(jì)了一個(gè)以調(diào)制解調(diào)思想為

3、核心的微小電容檢測(cè)電路。分別采用XFAB公司提供的2微米BiCMOS工藝的晶體管模型參數(shù)及電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所提供的2微米BiCMOS工藝的晶體管模型參數(shù),利用Candence軟件對(duì)處理電路的各個(gè)單元和整體系統(tǒng)進(jìn)行了模擬仿真。單元電路包括偏置電壓源、偏置電流源、自檢測(cè)電路、緩沖放大器、解調(diào)濾波電路、時(shí)鐘產(chǎn)生電路、高頻載波產(chǎn)生器。系統(tǒng)具有自測(cè)試功能,電路系統(tǒng)輸出電壓信號(hào)與加速度信號(hào)成正比關(guān)系。③對(duì)整個(gè)檢測(cè)電路的各個(gè)單元電路及整體