MEMS數(shù)字陀螺中開關(guān)電容檢測電路的設(shè)計.pdf

1、數(shù)十年來，由于微電子技術(shù)與制造工藝的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，使得IC產(chǎn)業(yè)不斷壯大?；谖C械系統(tǒng)MEMS的產(chǎn)品越來越來普遍的進(jìn)入到軍事與民用產(chǎn)品中。微機械陀螺儀作為MEMS器件中重要的分支之一，微機械陀螺儀已經(jīng)成長為一種最具發(fā)展?jié)摿Φ耐勇輧x。因此，對于微機械陀螺的研究具有重要的國防價值和廣闊的市場前景。
　　微機械陀螺可以分為機械部分和電學(xué)部分兩個部分構(gòu)成。機械部分是指陀螺儀的機械敏感結(jié)構(gòu)，本文主要是針對電容式敏感結(jié)構(gòu)。電學(xué)部分是指陀螺接

2、口檢測電路。陀螺接口檢測電路能夠檢測出微小電容的變化，轉(zhuǎn)化為可以被處理的電壓信號，經(jīng)過后級信號處理電路，輸出和角速度同樣變化的電壓信號，實現(xiàn)對角速率的檢測。
　　本文對微機械陀螺檢測原理，檢測方式進(jìn)行了分析，建立了微機械陀螺電容敏感結(jié)構(gòu)的等效模型，并給出了開關(guān)電容檢測電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和噪聲分析。然后分模塊對整體檢測電路進(jìn)行低噪聲設(shè)計。設(shè)計的檢測電路主要包括電荷敏感放大器，次級放大器、采樣保持電路和二階低通濾波電路，并加入相關(guān)雙采樣電

3、路來降低失調(diào)和低頻噪聲的影響。除此之外，還設(shè)計了一些輔助電路，包括前級開關(guān)電容放大電路的時鐘控制電路，兩相不交疊電路，帶隙基準(zhǔn)源電路和參考電壓產(chǎn)生電路。通過仿真可以得到帶隙基準(zhǔn)源及其參考電壓產(chǎn)生電路穩(wěn)定工作電壓范圍為4.4V-5V，輸出電壓分別為2.5V，2V和1.2V，溫度系數(shù)分別為2.14ppm/℃、1.678ppm/℃、1.477ppm/℃，對檢測電路仿真可以得到電路刻度因子為28.81mV/ff，經(jīng)補償后刻度因子溫度系數(shù)為86.