發(fā)布時間：2017-11-11 03:20

  本文關鍵詞：MEMS加速度計開環(huán)檢測電路的設計

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【摘要】：MEMS加速度計是重要的慣性傳感器,在各個領域越來越普及,本文依據(jù)傳感器的基礎指標與應用的基本要求,設計一種適合電容式MEMS加速度計的檢測電路。檢測電路以信號的調制解調為理論基礎,采用開環(huán)檢測方案,整個開環(huán)檢測系統(tǒng)包括前置Buffer,承擔C-V轉換的作用,采樣保持解調器,承擔信號解調的作用,儀表放大器,承擔信號放大的作用,開關電容低通濾波器,承擔衰減高頻信號的作用。本文采用Top-Down的電路設計方法,首先對加速度計的基本工作原理與信號的檢測原理進行了分析,并搭建了開環(huán)檢測系統(tǒng)的SIMULINK模型,為電路設計提供理論依據(jù);其次,搭建加速度計的電學模型,模擬傳感器的行為,并搭建其它電路模塊的理想電學模型,結合傳感器模型與電學模型,實現(xiàn)機-電一體化仿真,并為底層電路提供設計指標;最后,依據(jù)每個模塊的技術指標設計底層電路。依托旺宏MXIC工藝廠的L50W工藝,完成開環(huán)檢測電路的設計。利用頻率為100 KHz的方波作為調制載波,加載在電容式傳感器的上、下極板上,前置buffer中的運算放大器,采用兩級折疊式共源共柵結構,能夠實現(xiàn)4 MHz帶寬與5 V/us的壓擺率,采樣保持解調器的采樣頻率為100 kHz,以兩路采樣結構分別對信號的正、負周期進行采樣,儀表放大器實現(xiàn)雙端輸入轉單端輸出并放大信號的作用,低通濾波器采用2階開關電容結構,選擇巴特沃斯濾波函數(shù),無限增益多路負反饋電路結構,實現(xiàn)截止頻率3 kHz,通帶信號衰減低于0.001%。檢測電路的工作電壓為單電源電壓5 V,能夠實現(xiàn)最大檢測加速度2.7 g,最小可檢測加速度100 ug,達到設計要求。
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH824.4

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