∑△微加速度计中基于脉宽调制的力反馈回路.pdf

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1、第26卷第12期传感技术学报Vo1．26No．122013年12月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSDec．2013Digital-AnalogConverterBasedonPulseWidthModulatedForceFeedbackinSigma-DeltaAccelerometerTAOChengyao’，DENGKangfa(1．b~stituteofGeologyandGeophysicsChineseAcademy0，Sciences~High—LevelOve~easTalentsInnovativeEntrepreneurialB

2、ase，Beijing100029，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China；3．NationalKeyLaboratory0厂ScienceandTechnologyonMicro／NanoFabrication，InstituteofMicroelectronics，PekingUniversity，Beijing100871，China)Abstract：AimingattheSigma—Delta(∑△)digitalforcefeedbacksysteminMcro-acceleromet

3、erinterfacecircuit，thispaperpresentsaforcefeedbackloopbasedonPulseWidthModulator(PWM)．ThePWMwavecanbetranslatedintooutputanalogsingalusinglowpassfilter，indicatingthatthiscircuithasadualfunctionoffilteranddigitaltoanalogconversion(DAC)．Firstly，∑△closedloopfeedbacksystemwassimulatedinSimulinkmodel

4、forsystemlevelsimulation，thenFilterSolutionssoftwarewasusedfordesigningthree—orderButterworthlowpassfilter，andPspicesoftwarewasadoptedforcircuitlevelsimulation．FinallyelectroniccircuitwasmadebyPCBandthentested．Throughtheforcebackloop，thewavecanbesuccessfullytranslatetoundistortedanalogsignal，and

5、themaximunrelativeerrorisbelow0．36％comparedtotheinputsignal，theequivalentDACresolutionis8bit．Thisexperimentshowsthatthismethodhastheadvantagesofsimplestructure，lowcost，andeasywaytoproducehighpreciseoutputanalogsigna1．Keywords：micro—aceelerometer；sigma—delta；digitaltoanalogconverter；pulsewidthmod

6、ulatorEEACC：1205：1290Bdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．12．016∑△微加速度计中基于脉宽调制的力反馈回路木陶呈瑶，邓康发(1．中国科学院地质与地球物理研究所／海外高层次人才创新创业基地，北京100029；2．中国科学院大学，北京100049；3．北京大学微电子学研究院微米／纳米加工技术国家级重点实验室，北京100871)摘要：针对微加速度计接口电路的Sigma—Delta(∑△)数字反馈系统，提出了一种基于脉宽调制(PWM)的力反馈回路：利用模拟低通滤波器将PWM波解调成模拟输出信号，具有滤波和数模转换功能。首先建立微加速度计

7、∑△闭环反馈系统的Simulink模型并进行了系统级仿真。之后采用FilterSolutions滤波器设计软件确定三阶低通巴特沃斯滤波器，并采用Pspice仿真软件进行电路级仿真。最后将制作的PCB版电路进行测试：PWM波通过力反馈回路能还原成高保真度的模拟信号，输出信号和输入信号的频率相对误差小于0．36％，等效DAC分辨率为8bit。试验表明，此方案结构简单、成本低，能以较低电路复杂度实现高精度的模拟信号输出。关键词：微加速度计；接口电路；