基于CMOS工藝的MEMS陀螺儀接口電路設(shè)計(jì).pdf

1、陀螺儀是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體角速度的裝置，隨著MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，MEMS陀螺儀逐漸成為近來(lái)的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的角速度傳感器相比，MEMS陀螺儀具有成本低、功耗小、體積小、重量輕、可靠性高、易于集成、適于批量生產(chǎn)和可實(shí)現(xiàn)智能化等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域和眾多消費(fèi)電子產(chǎn)品中。
　　 雖然MEMS陀螺儀具有廣闊的應(yīng)用前景，但是由于其輸出角速度信號(hào)小，極容易受寄生參數(shù)和環(huán)境噪聲的影響，難以

2、被有效提取出來(lái)并進(jìn)行處理，因此，設(shè)計(jì)出噪聲抑制能力強(qiáng)、信號(hào)分辨率高的接口電路成為MEMS陀螺儀的關(guān)鍵和難點(diǎn)之一。本文的主要內(nèi)容就是設(shè)計(jì)單片集成的電容式MEMS陀螺儀接口電路，與傳統(tǒng)采用分立器件的方法相比，單片集成的接口電路在面積、功耗方面具有優(yōu)勢(shì)，且寄生參數(shù)不受外部干擾容易控制，更易于實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)的高精度處理。
　　 本文詳細(xì)分析了電容式MEMS陀螺儀的基本原理，根據(jù)MEMS陀螺儀模型的參數(shù)和系統(tǒng)指標(biāo)確定了接口電路的實(shí)現(xiàn)方案，

3、并對(duì)系統(tǒng)中各模塊的具體實(shí)現(xiàn)方案和電路性能進(jìn)行了詳細(xì)分析，給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和電路仿真結(jié)果。為了方便整體電路的仿真和測(cè)試，本文還設(shè)計(jì)了MEMS陀螺儀模型的等效電路。本文設(shè)計(jì)的接口電路采用了全差分技術(shù)、相關(guān)雙采樣技術(shù)、底極板采樣技術(shù)和LDO電源穩(wěn)壓等方法，以減小噪聲、失調(diào)、開(kāi)關(guān)電荷注入和共模干擾等因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
　　 本文采用Chartered0.35μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了單片集成的橫向電容式MEMS陀螺儀接口電