本文關(guān)鍵詞：MEMS加速度計(jì)開環(huán)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)

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【摘要】：MEMS加速度計(jì)是重要的慣性傳感器,在各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越普及,本文依據(jù)傳感器的基礎(chǔ)指標(biāo)與應(yīng)用的基本要求,設(shè)計(jì)一種適合電容式MEMS加速度計(jì)的檢測(cè)電路。檢測(cè)電路以信號(hào)的調(diào)制解調(diào)為理論基礎(chǔ),采用開環(huán)檢測(cè)方案,整個(gè)開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)包括前置Buffer,承擔(dān)C-V轉(zhuǎn)換的作用,采樣保持解調(diào)器,承擔(dān)信號(hào)解調(diào)的作用,儀表放大器,承擔(dān)信號(hào)放大的作用,開關(guān)電容低通濾波器,承擔(dān)衰減高頻信號(hào)的作用。本文采用Top-Down的電路設(shè)計(jì)方法,首先對(duì)加速度計(jì)的基本工作原理與信號(hào)的檢測(cè)原理進(jìn)行了分析,并搭建了開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)的SIMULINK模型,為電路設(shè)計(jì)提供理論依據(jù);其次,搭建加速度計(jì)的電學(xué)模型,模擬傳感器的行為,并搭建其它電路模塊的理想電學(xué)模型,結(jié)合傳感器模型與電學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)機(jī)-電一體化仿真,并為底層電路提供設(shè)計(jì)指標(biāo);最后,依據(jù)每個(gè)模塊的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)底層電路。依托旺宏MXIC工藝廠的L50W工藝,完成開環(huán)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。利用頻率為100 KHz的方波作為調(diào)制載波,加載在電容式傳感器的上、下極板上,前置buffer中的運(yùn)算放大器,采用兩級(jí)折疊式共源共柵結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)4 MHz帶寬與5 V/us的壓擺率,采樣保持解調(diào)器的采樣頻率為100 kHz,以兩路采樣結(jié)構(gòu)分別對(duì)信號(hào)的正、負(fù)周期進(jìn)行采樣,儀表放大器實(shí)現(xiàn)雙端輸入轉(zhuǎn)單端輸出并放大信號(hào)的作用,低通濾波器采用2階開關(guān)電容結(jié)構(gòu),選擇巴特沃斯濾波函數(shù),無(wú)限增益多路負(fù)反饋電路結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)截止頻率3 kHz,通帶信號(hào)衰減低于0.001%。檢測(cè)電路的工作電壓為單電源電壓5 V,能夠?qū)崿F(xiàn)最大檢測(cè)加速度2.7 g,最小可檢測(cè)加速度100 ug,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH824.4

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