發(fā)布時間：2020-02-20 05:45

【摘要】：隨著微機械系統(tǒng)的日益發(fā)展,MEMS(Micro Electro Mechanical System)加速度傳感器以其特有的性能優(yōu)勢應(yīng)用非常廣泛,其中在地震勘探、汽車安全、導(dǎo)航系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域有著龐大的需求。電容式MEMS加速度傳感器作為目前研究和應(yīng)用最多的硅微加速度傳感器也得以迅速發(fā)展。其主要組成部分為MEMS加速度傳感器和伺服電路。然而由于潛在影響因素的限制,導(dǎo)致其靈敏度相對較低,所以為了充分發(fā)揮MEMS加速度計的各種優(yōu)勢,必須設(shè)計性能優(yōu)良的微弱信號檢測電路系統(tǒng)。電壓基準(zhǔn)是整個模擬模塊正常工作的基石,其精度決定了所有電路模塊的最大性能。在實際設(shè)計中,如何抑制低頻段非理想因素(主要包括噪聲)是亟待解決的關(guān)鍵問題之一,所以降噪技術(shù)的研究變得非常有意義。盡量減少非理想因素提高電壓基準(zhǔn)源的性能十分關(guān)鍵,從而設(shè)計和優(yōu)化電壓基準(zhǔn)電路模塊對于MEMS加速度計的整體性能至關(guān)重要。針對上述問題,本文采用斬波穩(wěn)定技術(shù),基于標(biāo)準(zhǔn)0.5-μm CMOS工藝,進行芯片設(shè)計與流片工作。主要從以下幾個方面來對電壓參考源進行研究:1)設(shè)計一款自調(diào)整電壓源結(jié)構(gòu),其中包括級聯(lián)結(jié)構(gòu)的低噪聲帶隙基準(zhǔn)源、折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)的正負參考電壓電路以及兩相非交疊時鐘電路;2)從電路本身出發(fā)進行原理分析、手工計算等步驟,適當(dāng)增大差分輸入對管尺寸,并分析目前存在的降噪技術(shù),綜合對比考慮選擇斬波穩(wěn)定方法,將該技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計中以進行降噪處理;3)通過測試驗證各項指標(biāo)基本達到預(yù)期要求,降低了低頻段的噪聲,保證轉(zhuǎn)角頻率在3(?)左右,且低頻段的噪聲(3(?)處)接近-140dBV/(?)。該參考源芯片集成到整體伺服芯片中,改善了整體芯片的噪聲性能,系統(tǒng)的本底噪聲從-131dBg/(?)到-134 dBg/(?),降低了3 dBg/(?),最小噪聲可達-140 dBg/(?)。
【圖文】：

握石油勘探自主研發(fā)技術(shù)成為國家的重大戰(zhàn)略目標(biāo)。深層資源量柱狀圖如圖 1.1所示。圖1.1 深層資源量柱狀圖（單位/億噸）一般而言，，為了保證識別和預(yù)測油氣儲集體分布的準(zhǔn)確性，且考慮到深層儲層地震信號的特殊性，即強干擾和弱信號，要求地震儀器具有大動態(tài)范圍和高靈敏度，從而達到高保真地記錄地震波場信息[6]。MEMS 數(shù)字檢波器應(yīng)運而生[7]，其核心部件包括三個部分：即 MEMS 加速度傳感器芯片、伺服 ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)讀出芯片及 DSP(Digital Signal Process)數(shù)字抽取濾波。對于特殊的應(yīng)用，有效的地震頻率通常集中在低頻范圍 1~3Hz[8]。地震譜的低端可用功率是衡量深部勘探特別重要的目標(biāo)[9]。

圖3.6 tran瞬態(tài)分析由圖 3.6 中的 tran 瞬態(tài)分析可知輸出電壓 Vbg為 1.329V，與之前的理論計 1.33V 十分接近。這說明設(shè)計的帶隙基準(zhǔn)電壓源能正常工作，產(chǎn)生預(yù)期的輸壓值。2) 溫漂系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN432;TP212

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙曉飛;;創(chuàng)新采油技術(shù)助推行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展[J];中國石油和化工;2017年02期

2 樊靜麗;王蓬濤;;2013—2014年中國能源流分析[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版);2017年01期

3 石華;;我國石油對外依存度首破60%[J];石油庫與加油站;2016年01期

4 張光亞;馬鋒;梁英波;趙U

本文編號：2581235