MEMS數(shù)字陀螺中開(kāi)關(guān)電容檢測(cè)電路的設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)十年來(lái)，由于微電子技術(shù)與制造工藝的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，使得IC產(chǎn)業(yè)不斷壯大。基于微機(jī)械系統(tǒng)MEMS的產(chǎn)品越來(lái)越來(lái)普遍的進(jìn)入到軍事與民用產(chǎn)品中。微機(jī)械陀螺儀作為MEMS器件中重要的分支之一，微機(jī)械陀螺儀已經(jīng)成長(zhǎng)為一種最具發(fā)展?jié)摿Φ耐勇輧x。因此，對(duì)于微機(jī)械陀螺的研究具有重要的國(guó)防價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。
　　微機(jī)械陀螺可以分為機(jī)械部分和電學(xué)部分兩個(gè)部分構(gòu)成。機(jī)械部分是指陀螺儀的機(jī)械敏感結(jié)構(gòu)，本文主要是針對(duì)電容式敏感結(jié)構(gòu)。電學(xué)部分是指陀螺接

2、口檢測(cè)電路。陀螺接口檢測(cè)電路能夠檢測(cè)出微小電容的變化，轉(zhuǎn)化為可以被處理的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)后級(jí)信號(hào)處理電路，輸出和角速度同樣變化的電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)角速率的檢測(cè)。
　　本文對(duì)微機(jī)械陀螺檢測(cè)原理，檢測(cè)方式進(jìn)行了分析，建立了微機(jī)械陀螺電容敏感結(jié)構(gòu)的等效模型，并給出了開(kāi)關(guān)電容檢測(cè)電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和噪聲分析。然后分模塊對(duì)整體檢測(cè)電路進(jìn)行低噪聲設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的檢測(cè)電路主要包括電荷敏感放大器，次級(jí)放大器、采樣保持電路和二階低通濾波電路，并加入相關(guān)雙采樣電

3、路來(lái)降低失調(diào)和低頻噪聲的影響。除此之外，還設(shè)計(jì)了一些輔助電路，包括前級(jí)開(kāi)關(guān)電容放大電路的時(shí)鐘控制電路，兩相不交疊電路，帶隙基準(zhǔn)源電路和參考電壓產(chǎn)生電路。通過(guò)仿真可以得到帶隙基準(zhǔn)源及其參考電壓產(chǎn)生電路穩(wěn)定工作電壓范圍為4.4V-5V，輸出電壓分別為2.5V，2V和1.2V，溫度系數(shù)分別為2.14ppm/℃、1.678ppm/℃、1.477ppm/℃，對(duì)檢測(cè)電路仿真可以得到電路刻度因子為28.81mV/ff，經(jīng)補(bǔ)償后刻度因子溫度系數(shù)為86.