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随着MEMS制造工艺与IC工艺的飞速发展,MEMS传感器与读出电路的集成化研究成为当前主要发展方向之一,其中MEMS压阻式加速度传感器由于具有较好的低频特性、较低的输入阻抗、较宽的工作温度范围、良好的线性输出,可用于测量直线加速度,后端处理电路结构简单等优点,在航空、航天、汽车工业等领域取得了广泛的应用。本文在研究了国内外MEMS传感器与读出电路向集成化发展的趋势下,设计了一种针对双梁结构MEMS压阻式加速度传感器的读出电路。读出电路主要由积分电路以及微弱信号处理精度较高的开关电容采样电路组成,通过加速度传感器等效电学模型与读出电路的协同仿真验证了读出电路的可行性,并由此实现了电路性能优化,主要研究内容有:(1)根据MEMS压阻式加速度传感器惠斯通电桥构建了其等效电学模型,通过Verilog_A在设计平台Cadence中生成了可调用的传感器模块;(2)读出电路主要由前置单位增益缓冲器、积分电路以及开关电容采样电路组成,其中单位增益缓冲器采用输出与输入可直接短接的折叠式共源共栅运放设计,积分电路中的运放采用增益较高、噪声较低的套筒式共源共栅结构设计,重点分析了两种运放电压增益、输出摆幅以及噪声性能的提高设计;(3)通过分析限制开关电容采样电路速度与精度的各种不利因素,采用CMOS互补开关、增加虚拟器件、采用下极板采样技术提高了开关电容采样电路的精度;(4)针对开关控制时序设计了一种由格雷码计数器、数字比较器以及SR锁存器构成的脉冲宽度可调的时序发生电路。经过加速度传感器等效电学模型与读出电路的协同仿真得出:等效电学模型单端输出摆幅分别为:2.501V~2.544V、2.455V~2.499V,端口的输出灵敏度为:43.73?V/g,读出电路的输出摆幅为:2.519V~3.585V,输出灵敏度为1.066 mV/g,输出信号具有良好的线性度。μV/g