mems加速度计开环检测电路的设计

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1、学校代码10530学号201230101249分类号TN713密级公开硕士学位论文MEMS加速度计开环检测电路的设计学位申请人胡鹏飞指导教师谢亮副教授学院名称物理与光电工程学院学科专业电子科学与技术研究方向模拟IC设计二○一五年四月十三日DesignOfOpenLoopDetectionCircuitForMEMSAccelerometerPengfeiHuCandidateSupervisorProfessorLiangXieCollegeSchoolofPhysicsandOptoelectronicsProgramMicroelectronicsandSolidStateE

2、lectronicsSpecializationAnalogICdesignDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversitythDateApril13,2015湘巧大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成巧。餘了义中特别加从标注引用的内容外，本论文不包含巧何其他个？人或集体己经发表纯撰与的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均。在义中レッ巧确义式标明。本人完全意识到本声明的化律后果山本人承扔。＇／作者签名口期；＊！年口少Ｕ

3、；户学位论文版权使用援权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向闽家有关部口或化构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅ｉ。本人授仪湘潭大学ＪＷ将本学位论文的全部或部分内容编？ＩＩ、入有关数据库进行椅索，Ｊ切采用影印缩印或打描等复制手段保脊巧汇编本学位论文。渉密论文按学校规定处理。／作者签名：日脱年月曰导师签名：日期：＾小年＾月摘要MEMS加速度计是重要的惯性传感器，在各个领域越来越普及，本文依据传感器的基础指标与应用的基本要求，设计一种适合电容式MEMS加速度计的检测电路。检测电路以信号的调制解调为

4、理论基础，采用开环检测方案，整个开环检测系统包括前置Buffer，承担C-V转换的作用，采样保持解调器，承担信号解调的作用，仪表放大器，承担信号放大的作用，开关电容低通滤波器，承担衰减高频信号的作用。本文采用Top-Down的电路设计方法，首先对加速度计的基本工作原理与信号的检测原理进行了分析，并搭建了开环检测系统的SIMULINK模型，为电路设计提供理论依据；其次，搭建加速度计的电学模型，模拟传感器的行为，并搭建其它电路模块的理想电学模型，结合传感器模型与电学模型，实现机-电一体化仿真，并为底层电路提供设计指标；最后，依据每个模块的技术指标设计底层电路。依托旺宏MXIC工艺厂的

5、L50W工艺，完成开环检测电路的设计。利用频率为100KHz的方波作为调制载波，加载在电容式传感器的上、下极板上，前置buffer中的运算放大器，采用两级折叠式共源共栅结构，能够实现4MHz带宽与5V/us的压摆率，采样保持解调器的采样频率为100kHz，以两路采样结构分别对信号的正、负周期进行采样，仪表放大器实现双端输入转单端输出并放大信号的作用，低通滤波器采用2阶开关电容结构，选择巴特沃斯滤波函数，无限增益多路负反馈电路结构，实现截止频率3kHz，通带信号衰减低于0.001%。检测电路的工作电压为单电源电压5V，能够实现最大检测加速度2.7g，最小可检测加速度100ug，达到

6、设计要求。关键词：MEMS；加速度计；检测电路；开环IAbstractMEMSaccelerometerisakindofimportantinertialsensor，itismoreandmorepopularinvariousfields.Accordingthebasicrequirementsofbasicindictorsandapplicationbasedonthesensor,akindofdetectioncircuitisdesignedforcapacitivememsaccelerometer.Openloopprojectisusedforthedet

7、ectioncircuit,whosetheoreticalbasisismodulationanddemodulationofsignal,theopenloopdetectionsystemcomprisesthevoltagebuffer,whichisusedasC-Vconvertor,thesampleandholddemodulator，whichisusedtodemodulatethesignal,theinstrumentationamplifier,whic