硅微電容式加速度傳感器檢測電路研究.pdf

1、電容式硅微加速度傳感器是一種重要的慣性傳感器,是慣性測量組合系統(tǒng)的基礎元件之一,在生產(chǎn)生活和軍事武器中有著廣泛的應用。它與傳統(tǒng)的加速度計相比具有重量輕,成本低,功耗小,體積小等諸多優(yōu)點,因此成為人們研究的熱點。而其檢測電路的研制是關鍵技術之一。由于加工條件的限制,目前國內(nèi)所研制出的微電容式加速度計主要是采用體硅加工工藝,所以無法把基于表面加工工藝的讀取電路集成在一塊芯片中。本論文針對國內(nèi)目前體硅加工工藝研制出的微機電系統(tǒng)(MEMS)電容

2、式加速度傳感器進行了傳感器的信號獲取與處理集成電路的研究。可以采用厚薄膜加工工藝把傳感器和此檢測電路進行混合集成。它的設計思路也可用于表面微機械加工工藝制作的差分電容式傳感器,實現(xiàn)單片集成。本論文主要完成了以下研究工作:①本論文圍繞電容式加速度傳感器的結構和工作原理進行了比較系統(tǒng)的研究,重點研究了硅微加速度傳感器的結構和工作原理、電學、力學特性等。②對微加速度傳感器信號獲取與處理的檢測電路進行了深入系統(tǒng)的研究。設計了一個以調(diào)制解調(diào)思想為

3、核心的微小電容檢測電路。分別采用XFAB公司提供的2微米BiCMOS工藝的晶體管模型參數(shù)及電子科技集團公司第二十四研究所提供的2微米BiCMOS工藝的晶體管模型參數(shù),利用Candence軟件對處理電路的各個單元和整體系統(tǒng)進行了模擬仿真。單元電路包括偏置電壓源、偏置電流源、自檢測電路、緩沖放大器、解調(diào)濾波電路、時鐘產(chǎn)生電路、高頻載波產(chǎn)生器。系統(tǒng)具有自測試功能,電路系統(tǒng)輸出電壓信號與加速度信號成正比關系。③對整個檢測電路的各個單元電路及整體