隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)（Micro-Electron Mechanical System,MEMS）傳感器的飛速發(fā)展,其產(chǎn)品給我們的日常生活帶來了巨大的改變。其中加速度計(jì)傳感器應(yīng)用尤為廣泛,但是對(duì)于軍工方面的加速度測(cè)量,常用加速度計(jì)的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,且自檢測(cè)功能無法滿足應(yīng)用需求,缺乏對(duì)傳感器諧波失真性能的自檢測(cè)。本文通過調(diào)研與分析,設(shè)計(jì)了一款具有數(shù)字自檢測(cè)功能的高精度MEMS加速度計(jì)接口電路。首先對(duì)加速度計(jì)工作原理進(jìn)行介紹,對(duì)非理想特性進(jìn)行分析,并在SIMULINK工具箱中完成電路數(shù)學(xué)模型的建立,根據(jù)數(shù)學(xué)模型完成電路的晶體管級(jí)設(shè)計(jì)與仿真,最后基于0.35μm高壓CMOS工藝對(duì)電路進(jìn)行了版圖繪制。在接口電路中,本文采用離散PID控制電路作為相位補(bǔ)償器,保證了加速度計(jì)系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性,同時(shí)提高了接口電路的環(huán)路增益,從而降低了輸出信號(hào)在帶寬內(nèi)的奇次諧波分量,提高了電路信號(hào)檢測(cè)的精度,并且與高壓CMOS工藝相結(jié)合,通過提高靜電力反饋電壓,實(shí)現(xiàn)了更大的量程。本文采用由數(shù)字諧振器產(chǎn)生且經(jīng)過sigma-delta調(diào)制的高精度的1bit正弦信號(hào)碼流進(jìn)行自檢測(cè),避免傳統(tǒng)自檢測(cè)中低失真DAC單元的設(shè)計(jì),自檢測(cè)信... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Mash2-0結(jié)構(gòu)加速度計(jì)simulink模型

[11]，其樣品如圖1-2所示。電路采用自動(dòng)調(diào)零技與術(shù)分時(shí)復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)較高靈敏度與較低的噪聲。其采用一種新型的開關(guān)電容（switched-capacitor，SC）讀出電路，實(shí)現(xiàn)了單端到差分的轉(zhuǎn)換，巧妙地消除了直流失調(diào)，降低了電路低頻處的1/f噪聲，提高了芯片的分辨率。該芯片采用0.35 mCMOS工藝實(shí)現(xiàn)，采用 2 .5V電源電壓供電，電流為240uA

圖 1-2 加速度計(jì)芯片樣品圖[11]在2013年發(fā)布了一款3軸數(shù)字加速度計(jì)ADXL313[12]，其原理框款芯片分辨率為13位，量程可以達(dá)到 4 g，等效加速度噪聲為15范圍內(nèi)具有10位的分辨率，可以分辨小到0.1°的傾角變化，采用過采樣技術(shù)可以將傾角分辨率提高到0.025°，電源電壓測(cè)量模式下電流低至30uA。該芯片具有自檢測(cè)功能，通過配置檢測(cè)，在自檢測(cè)時(shí)通過在極板上施加電壓，靜電力反饋生成等效通過多次測(cè)量的平均值來進(jìn)行比較，確定芯片功能正確。


本文編號(hào)：2906022