目前,微機(jī)械加速度計(jì)是應(yīng)用最廣泛的MEMS集成傳感器之一,具有非常廣闊的軍用及民用市場前景,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)監(jiān)控、慣性導(dǎo)航、消費(fèi)電子、石油探測、航空航天等領(lǐng)域。但是相較于西方國家,無論是微加速度計(jì)相關(guān)技術(shù)研究還是產(chǎn)品商業(yè)化都比較落后,在關(guān)鍵技術(shù)及制造工藝上還存在著一系列問題亟待解決。特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及應(yīng)用多元化,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)低壓低功耗量程范圍可調(diào)的MEMS微加速度計(jì)接口電路芯片不僅具有很重要的研究意義,而且還有廣泛的市場應(yīng)用效益。本文設(shè)計(jì)是基于微機(jī)械加速度計(jì)的工程應(yīng)用目的,首先介紹了MEMS加速度傳感器的相關(guān)研究背景及應(yīng)用,然后就傳統(tǒng)的MEMS加速度計(jì)接口電路芯片架構(gòu)中機(jī)械傳感電容、電荷電壓轉(zhuǎn)換器及Sigma Delta Modulators三個(gè)主要電路模塊的原理進(jìn)行了分析推導(dǎo),并分析了電路中存在的噪聲及失調(diào)等一些非理想因素。基于以上介紹和分析,根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,采用全差分開關(guān)電容式開環(huán)電路結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該款低壓低功耗加速度計(jì)接口檢測電路芯片,其不僅可以降低芯片系統(tǒng)功耗,而且有助于減小偶次諧波失真,抑制共模干擾及時(shí)鐘饋通效應(yīng);用Verilog-A對機(jī)械傳感電容部分進(jìn)行行為級... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基準(zhǔn)電流瞬態(tài)仿真波形

由表(4-3)可知，因工藝變化引起典型情況基準(zhǔn)電流變化 20%，對于基準(zhǔn)電流源這是正常的，符合我們設(shè)計(jì)要求。其次，最小電流也是足夠的大不至于被噪聲湮沒。圖4.5 基準(zhǔn)電流的供電電壓 DC 掃描基準(zhǔn)電流隨電壓變化仿真結(jié)果如圖 4.5 所示，在 1.6V-1.98V 電源電壓變化范圍內(nèi)，電流相對 1.8V 正常電源電壓下電流 IREF=1.25uA 變化大約 10%。圖4.6 基準(zhǔn)電流溫度掃描基準(zhǔn)電流值隨溫度從-40℃到 125℃變化仿真結(jié)果如圖 4.6 所示，電流最大變化了91.43nA，對于用作電流偏置的基準(zhǔn)電流來說滿足設(shè)計(jì)要求。

基準(zhǔn)電流隨電壓變化仿真結(jié)果如圖 4.5 所示，在 1.6V-1.98V 電源電壓變化范圍內(nèi)，電流相對 1.8V 正常電源電壓下電流 IREF=1.25uA 變化大約 10%。圖4.6 基準(zhǔn)電流溫度掃描基準(zhǔn)電流值隨溫度從-40℃到 125℃變化仿真結(jié)果如圖 4.6 所示，電流最大變化了91.43nA，對于用作電流偏置的基準(zhǔn)電流來說滿足設(shè)計(jì)要求。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微機(jī)械諧振式加速度計(jì)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 高楊,雷強(qiáng),趙俊武,呂軍光.  強(qiáng)激光與粒子束. 2017(08)
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[3]微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和展望[J]. 嚴(yán)宇才,張端.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2011(04)
[4]MEMS加速度計(jì)的發(fā)展趨勢研究[J]. 倪燁,張懷武,鐘智勇.  硅谷. 2010(19)
[5]淺談CMOS模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)的器件匹配方法[J]. 姚芳,李秋利.  集成電路通訊. 2008(04)
[6]淺談CMOS模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)的器件匹配方法[J]. 姚芳,李秋利.  集成電路通訊. 2008 (04)
[7]模擬電路版圖設(shè)計(jì)中的匹配藝術(shù)[J]. 金善子.  中國集成電路. 2006(12)
[8]硅基MEMS加工技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)工藝研究[J]. 王陽元,武國英,郝一龍,張大成,肖志雄,李婷,張國炳,張錦文.  電子學(xué)報(bào). 2002(11)

博士論文
[1]高精度sigma-delta ADC的研究與設(shè)計(jì)[D]. 吳笑峰.西安電子科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]MEMS電容式加速度計(jì)敏感結(jié)構(gòu)研究[D]. 朱彬彬.杭州電子科技大學(xué) 2017
[2]版圖設(shè)計(jì)對電路設(shè)計(jì)的影響[D]. 羅理達(dá).復(fù)旦大學(xué) 2014



本文編號：3575409