五阶高q值的∑-△微加速度计系统电路设计

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1、齐齐哈尔大学？ＱＩＱＩＨＡＲＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ专业硕±学位论文五阶高Ｑ值的Ｉ－Ａ微加遠度计系统电路设计学科专业：电子与通信工程作者姓名：盛大朋鸟指导教师：都文和副教授论文提交日期２０１５年４月１７日：论文答辩日期２０１５年６月１６日：答辩委员会主席：孟维晓论文评阅人：李梦达王燕齐齐哈尔大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于齐齐哈尔大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向固家有关部口或机构送交论文的复巧件和电子版，可１＾（

2、将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、，可Ｌ义采用影印缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。＇至的高ｇ值自Ｕ－么端如扛电嗓似学位论文题目：作者签名：心木自诲日期：如／Ｔ年《月非日＾部７Ｊ导师签名：；日期：年方月；／日齐齐哈尔大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巴在论文中做

3、了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承捏相关法律责任。－至巧Ｉ］反Ｉ敌芝么繳々Ｉ冶度种争如色睹诏、学位论文則：＾作者咎名：次肖日撕：之Ｗ年月文ｔ日婪啤专业学位硕士学位论文五阶高Q值的Σ-Δ微加速度计系统电路设计DesignofFiveOrderHighQValueΣ-ΔMicro-accelerometerSystemCircuit作者姓名：盛大鹏学号：2012919316学科专业：电子与通信工程研究方向：信息智能检测理论与技术指导教师：都文和副教授答辩日期：2015年6月齐齐哈尔大学QiqiharUniversityProfessionalde

4、greemaster'sdegreethesisDesignofFiveOrderHighQValueΣ-ΔMicro-accelerometerSystemCircuitAuthor：ShengDapengStudentID：2012919316Major：ElectronicandCommunicationEngineeringResearchDirections：IntelligentdetectiontheoryandtechnologyofinformationAdvisor：AssociateProfessorDuWenheThesisDate：2015JuneQ

5、iqiharUniversity齐齐哈尔大学专业学位硕士学位论文摘要由于微加速度计在军事和民用价值方面拥有巨大的优势，所以成为各国研究机构和公司研究的热门，是目前被应用最广泛的MEMS集成传感器之一。其中高Q值结构的加速度计具有较低的机械热噪声的特点，在高精度低噪声信号检测领域被广泛应用。随着集成化、智能化、数字化技术的不断提高，高Q值Σ-Δ微加速度计电路具有非常重要的研究意义和应用价值。在过采样率相对较低的情况下，针对低阶结构的高Q值微加速度计电路性能受限于量化噪声的问题，设计了一种高阶结构的高Q值闭环Σ-Δ微加速度计电路，从而大大降低了数字电路基带内的量化噪声。通过比较分

6、析了单反馈和分布式反馈两种拓扑结构的特点，本文采用分布式反馈。在Matlab中的simulink环境下对系统建立非理想化的行为级建模，其中包括开关噪声模型、时钟抖动、运放热噪声等模型。并对理想化的系统进行了大量的行为级仿真其目的是确定积分器的增益系数使系统的信噪比达到最佳，为后级电路设计提供基础。同时还分析了开关噪声、时钟抖动、运放噪声等非理想因素对系统性能的影响。通过对二阶和五阶系统的仿真设置非理想因素模块的参数，确保系统对噪声整形能力具有较好的效果。由于高阶系统都面临稳定性较差的问题，为了保证该高阶系统的稳定性，设计了一种前置相位补偿器电路来提高电学阻尼。利用根轨迹法分析

7、Q值以及补偿深度对高阶系统的稳定性性能的影响。在理论分析的基础上，设计了一种基于前置补偿器的高Q值的Σ-Δ微加速计度计系统电路，其中包括前置相位补偿电路、电荷放大器、采样保持等关键电路。在250KHz采样频率下输入信号幅度为-7.56dBFS,频率为61.035Hz,带宽为1KHz，信噪比达到了108dB。仿真结果表明，该高Q值高阶结构系统稳定，相对于二阶结构而言对量化噪声的抑制能力大大提高，完成了预期的设计目标。关键词：高Q值；高阶；微加速度计；Σ-Δ-I-五阶高Q值的Σ-Δ微加速度计系统电路设计D