新型电容式MEMS加速度计数字接口电路设计

发布时间：2017-10-08 01:21

  本文关键词：新型电容式MEMS加速度计数字接口电路设计

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【摘要】：MEMS加速度计接口电路主要采用传统sigma-delta架构实现,但这种方式中的电路失调电压很容易产生积分饱和现象.为解决这个问题,本文设计了一种可以用于钻井、石油勘探等微弱信号检测的新型数字电容接口电路.该设计在电容式MEMS加速度传感器基础上,采用FPGA实现数字三阶环路滤波器,构成5阶sigma-delta系统.采用数字环路滤波器降低了ASIC模拟电路版图设计与芯片测试难度,利于快速优化环路滤波器设计参数,改善系统稳定性和优化系统噪声性能.前置放大器采用一种相对简单的相关双采样技术,能够有效减小前置放大器的失调电压.根据MEMS加速度计前置放大器输出信号符合正态分布的特点,设计了带有一定预测功能的8-bit瞬时浮点ADC,实现模拟与数字环路滤波器互联.在200Hz带宽内,该接口电路系统噪声基底达到53.09ng/rt(Hz),满足系统噪声设计要求.前置放大器与ADC采用XFAB XH018混合信号CMOS工艺流片,开环测试表明,前置放大器的灵敏度和噪声分别为0.69V/p F和3.20μV/rt(Hz).
【作者单位】： 中国科学院地质与地球物理研究所;中国科学院大学;
【关键词】： 接口电路 MEMS sigma-delta ADC
【基金】：国家重大科研装备研制(No.ZDYZ2012-1-06-04) 国家科技重大专项(No.2011ZX05008-005)
【分类号】：TH824.4
【正文快照】： 1引言相对于传统加速度检波器,MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)加速度计具有体积小、成本低、灵敏度高、容易集成等优势,同时闭环时具有动态范围大、线性度好与带宽高等优点,其应用范围越来越广泛,如汽车、智能手机、钻井勘探[1,2]等领域.在MEMS加速度计信号检测的方法

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