mems加速度信号处理电路研究设计大学毕业论文.doc

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1、摘要摘要MEMS（MicroElectroMechanicalsystems，即微电子机械系统）是建立在微米/纳米技术基础上的前沿技术，其利用微电子技术和微加工技术制造各种性能优异的微型化传感器。加速度传感器是一种十分重要的力学传感器，随着现代科学技术(主要是MEMS技术)的发展，加速度传感器出现了微型化、集成化的发展趋势。信号处理电路是加速度传感器设计需要考虑的一个重要方面，集成化要求信号处理电路和加速度传感器单片集成。飞行器的加速度可以利用MEMS电容来表征，但该电容仅在pF量级，对应加速度变化的电容变化量就更小了。本文针对一个差分电容式闭环加速度传感器

2、设计了它的信号处理电路，主要包括信号的检测、滤波与放大。通过对传统电路的改进消除了寄生电容和失调电压的影响，重点分析了噪声的影响并设计了一个低噪声放大器，同时应用开关电容技术，更好地抑制噪声和易于系统集成。最终微电容信号处理电路能检测到fF量级的电容变化。关键词:加速度传感器MEMS差分电容MOS开关微小信号检测低噪声放大器摘要ABSTRACTMEMS（MicroElectroMechanicalsystems）isatechnologyofforwardpositionbasedonMicro/Nanotechnology.Itusesmicroelect

3、ronictechnologyandmicromachiningtomanufactureallkindsofexcellentmicromationsensor.Accelerationsensorisakeymechanicalquantitysensor.AsthedevelopmentofthemodernscienceandtechnologyespeciallytheMEMStechnology,thereisthetendencyofaccelerometerismicromationandintegration.Signalprocessin

4、gcircuitisaimportantfacetofdesignaccelerometer.Integrationneedintegratesignalprocessingcircuitandaccelerometersensorinachip.TheaccelerationofaerocraftcanuseMEMScapacitancetodepict,butthiscapacitanceisonlyonpFlevel.Thevariationofcapacitancecorrespondingaccelerationismorelittler.This

5、paperdesignthesignalprocessingcircuitforadifferentialcapacitiveclosedloopaccelerationsensor,itincludingdetectofthesignal,wavefilteringandamplify.Bywayofimprovingthetraditionalcircuit,wecanceltheinfluenceofoffsetvoltageandparasiticcapacitances.Wemainlyanalyzethenoise’effection,andde

6、signalownoiseamplifier.Inthemeantimeweusedtheswitchedcapacitortechnology,becauseitisgoodforrestrainthenoiseandintegration.Atlast,thesignalprocessingcircuitcandetectthefFlevelchangeofcapacitance.Keywords:accelerationsensorMEMSdifferentialcapacitiveMOSswitchverysmallsignaldetectlowno

7、iseamplifie目录i目录第一章绪论11.1MEMS系统概述11.2MEMS加速度计11.2.1MEMS加速度计的产生与分类11.2.2国内外MEMS电容式加速度计的研究现状21.3本论文的主要工作和内容安排4第二章加速度计工作原理和微电容信号处理电路结构52.1电容式加速度计工作原理52.1.1MEMS电容式加速度计的工作原理52.1.2电容的改变方式52.1.3MEMS加速度计选择差动电容的理论依据62.2加速度传感器部分的等效电路72.3微电容信号处理电路整体结构9第三章低噪声放大器的设计113.1噪声源113.1.1CMOS电路的噪声源113.

8、1.2电容位移检测前端的噪声源和寄生元件123.2低