低噪声高精度加速度计接口电路设计

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论文在分析电容式加速度传感器基本原理,和信号处理电路的工作原理的基础上,对整体电路进行噪声分析,非线性分析。从而设计出低噪声,高线性度的加速度计接口电路。  系统的等效输入噪声与传感器的灵敏度和接口电路的等效输入噪声有关。通过提高传感器的灵敏度,可以减小系统的等效输入噪声,而灵敏度又与结构和电路连接处的寄生电容成反比,因此减小此寄生电容可以减小系统的等效输入噪声。论文通过在前级运放的前端增加一缓冲级来减小寄生电容的影响。  接口电路的噪声源有:传感器电容和MOS开关的断开电阻产生的噪声,前级运放产生的噪声,后级运放产生的噪声。通过模拟仿真,得出传感器电容和MOS开关的断开电阻产生的噪声和前级运放的热噪声相对于后级运放的1f噪声来说,可以忽略不计,所以降低后级运放的1f噪声至关重要。但是进入后级运放的信号是低频信号,并且后面没有降低1f噪声的电路,所以若想进一步把噪声降低几个数量级,那么就要采用闭环加速度计系统。  通过对非线性分析,得出运放的非线性和采样保持电路的非线性的设计对整体电路的非线性有很大影响,本文是通过设计高的开环增益来提高运放的线性度,通过采用虚拟晶体管来减小采样电路的电荷效应和抑制时钟馈通效应来提高线性度。  通过对电路的噪声分析和非线性分析,得出了噪声源和线性度的影响因素,从而为降低噪声,提高线性度提供了理论依据。设计出的电路噪声均方值为0.28mV,在量程为g35±时,非线性为41048×4。
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