MEMS电容式加速度传感器检测电路研究

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1、摘要电容式传感器是将被测量的非电量变化转换为电容变化量的一类传感器。集成电路和微电子机械系统设计与加工技术的迅猛发展，使得MEMS传感器的研究和应用得到了极大的发展。MEMS电容式传感器作为微电子机械系统研究和制造领域重要的分支，具有体积小、易集成、低成本、可靠性高等优点，广泛应用于航空航天、工业自动化、汽车安全气囊等领域。本文分析了国内外传感器的典型形式，比较了各种MEMS电容测量电路的优缺点，针对MEMS电容式加速度传感器输出电容变化量小的特点，设计出了基于开关电容技术的电容检测电路系统及检测系统所需要的带隙基准电压源，自偏置基准电流源，振荡器等电路模块，并且对上述电路

2、模块进行了优化。然后对各个模块和系统电路进行了仿真、修改、优化。证明了MEMS电容式加速度传感器检测电路系统的正确性和可行性。最后，介绍了Cadence版图设计和验证工具，并给出了MEMS电容式加速度传感器检测电路的版图设计和验证过程。关键词：MEMS电容式传感器开关电容技术Abstract111Acapacitivesensoristhesensorthatincludesavariablecapacitorsensorwhichvariesitscapacitancewithchangesinanenvironmentalparameter．Along、杌tllthef

3、astdevelopmentofthedesignandmanufacturinglevelofMEMS，theresearchandapplicationoftheMEMSsensoraregreatlyaccelerated．Asallimportantbranchoftheintellectualizedmicrocomputerelectricalsystemseries，MEMSsensorhasSOmanyadvantages，suchassmallerinvolume，reliability．Atpresent,accelerationsensorsarewi

4、delyusedinthefieldofnavigationandaerospace，industryauto-mation，CarairbagcontrolandSOon．Typicalsignalprocessingcircuitsofmicrocapacitivesensorswereanalyzedinthisstudy，andthecharacteristicsofthesecircuitswerecompared．BecauseoftheminimaloutputcapacitorchangeofMEMScapacitiveaccelerometer，detec

5、tingcircuitofMEMScapacitancebasedontheswitchedcapacitortechnologywasselected．Thebandgapvoltagereference，self-biasedcurrentreferenceandrelaxationoscillatormodulesweredesigned，andthesebasicunitsinanalogintegratedcircuitswereanalyzed．Cadencelayoutdesignandvalidatetoolswereintroducedandthelayo

6、utdesignandvalidateprocessofthecircuitWaspresented．Keywords：MEMScapacitysensorswitch—capacitancetechnology独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的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中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若

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