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微加速度计是一类重要而且应用广泛的微机电器件,其性能的好坏除敏感芯片的设计与加工以外,很大程度上取决于接口控制电路的设计。同时,随着其应用对象数字化要求的不断提高,对接口电路在实现信号检测的过程中,完成信号数字输出的要求也越来越高。
本文在研究和分析电容式微机械加速度计结构工作原理和数学模型的基础上,并从微电容检测原理出发,着重对信号接口检测单元电路模块进行了设计和仿真实验。提出使用基于开关电容方式下的标准CMOS工艺技术,进行∑-△方式调制解调,检测电容信号大小变化在PF量级过程中的变量,分析探讨对输入的微弱电容信号大小进行检测的工作机理。通过Pspice仿真软件对检测电路单元主要模块结构的设计分析和验证,并对加速度微传感器中的电容变化量,转换为数字量信号输出的几种准频率信号的有效性加以比较研究。最后探讨通过低通滤波器实现数字信号输出,为实现对加速度信号的检测和输出数字化,对信号取样电路中的主要子电路进行了一些相应的结构设计,仿真实验和参数分析。同时对在电路中影响检测信号精度的主要误差因素MOS开关以及下一步的研究工作,提出一些相应的改进措施和设想。