基于CMOS工艺的电容型体硅微陀螺接口电路设计

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1、DesignofBulkMicro--MachinedCapacitiveGyroscopeInterfaceCircuitBasedonCMOSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWangXiaoSupervisedbyProfessorFengJunSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位

2、论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：——日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布

3、(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：三翌日期：摘要摘要随着时代和科技的进步，越来越多智能化的高科技产品进入了我们的生活，微机械陀螺仪也以其独特的性能和优势，越来越多的集成到了各类民用电子产品中，如日常生活中的智能手机、平板电脑等，被大众了解。同时，微机械陀螺仪也广泛的应用于汽车、航空航天、军事、医疗等高科技领域，需求量不断增长，但是由于国内在这方面研究起步较晚，技术差距较大，大部分采用国外公司产品，因此设计具有自主知识产权的微机械陀螺仪具有重要意义。微机械陀螺主要由微机械和接口电路两大部分组成，微机

4、械部分跟随角速度变化产生一个正比于角速度的变化量，接口电路感应微机械变化量，并通过处理电路将机械变化量转化为可传输检测的电信号。微机械陀螺的性能受到微机械部分工艺制程及接口电路性能的影响，由于从微机械工艺制程方面提升性能成本较高、难度较大，因此提升接口电路性能成为提升整个陀螺系统性能的关键。本课题主要研究针对电容型微机械陀螺仪的接El电路设计。本文首先从电路系统层面出发，对整体接口电路进行了系统性分析介绍，然后针对具体的各个电路模块进行了详细的指标及设计过程分析，同时整理了针对开关电容电路的仿真方法，最后给出了接口电路版图及后仿真结果。本微机械陀螺仪要求达到接口电路

5、最小检测精度1aF的设计难度。本课题采用Chartered0．35岬CMOS工艺，所设计的接口电路主要包括敏感电荷放大器、主放大器、解调滤波处理电路等，采用开关电容电路结构加以实现。系统中通过采用相关双采样和底板采样技术实现了低噪声设计，并且基于功耗最优原则对各电路模块进行了优化分析和设计。后仿真结果显示，芯片可以在2“kHz驱动频率下工作，整体增益为5．87mV／fF，分辨率为0．87aF，芯片面积为1．62mmxl．61mm，达到了指标设计要求。关键词：陀螺，微机械，接口电路，开关电容，相关双采样东南大学硕士毕业论文垒!坠!!!!AbstractWiththed

6、evelopmentofscienceandtechnology,moreandmoreintelligenthigh·techproductshavecomeintoourlife．Duetoitsuniqueadvantagesandoutstandingperformance，microelectron．mechanicalgyroscopehasbeenplantedinsidedifferentkindsofpublicelectronicproducts，suchassmartphones，tabletcomputersandSOon．Atthesame

7、time，micromechanicalgyroscopehasalsobeenwidelyusedinautomotive，aerospace，military,medicalandotherhigh．techareaswithdramaticallyincreasingdemands．However,astherelatedresearchofmicromechanicalgyroscopestartsrelativelylateinourcountry,whichresultsinahugegapintechnology,mostofthemicromec