文档介绍：硕士学位论文
(工程硕士)
用于惯性传感器的低功耗 Gm-C 滤波器设计
DESIGN OF LOW POWER CONSUMPTION
GM-C FILTER FOR INERTIAL SENSOR
APPLICATIONS
李浩然
哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号: TN423 学校代码: 10213
国际图书分类号: 密级:公开
工程硕士学位论文
用于惯性传感器的低功耗 Gm-C 滤波器设计
硕士研究生:李浩然
导师:刘晓为教授
申请学位:工程硕士
科学:集成电路工程
所在单位:航天学院
答辩日期:2012 年 7 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TN423
:
Dissertation for the Master Degree in Engineering
DESIGN OF LOW POWER CONSUMPTION GM-C
FILTER FOR INERTIAL SENSOR APPLICATIONS
Candidate : Li Haoran
Supervisor : Prof. Liu Xiaowei
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality : Integrated Circuit Engineering
Affiliation : School of Astronautics
Date of Defence : July, 2012
Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
随着惯性传感器在航天航空、军事国防等领域的广泛应用,对惯性传感器
的设计要求也越来越高,要求包括具有微小型化、集成化,高精度等特点。滤
波器是惯性传感器系统中十分重要的组成部分,所以应当提高滤波器的性能。
基于哈尔滨工业大学 MEMS 中心所研究的惯性传感器,这其中包括微加速
度计、微陀螺仪,本文要求在其接口电路中,设计出低通跨导电容滤波器,以
满足截止频率为 150Hz 的设计指标。
为满足设计要求,本文的研究重点是低跨导放大器的设计和跨导电容滤
波器的电路结构设计。本文在设计跨导放大器结构中,采用了分流技术和电
流消除技术,得到很小的跨导值。在设计跨导电容滤波器的电路结构中,基
于含有导纳的跨导放大器模型,本文采用了级联形式和多环反馈形式作为滤
波器的设计形式。根据电路原理,滤波器近似公式,得到了所涉及滤波器的
传递函数形式,根据设计指标确定了最优的滤波器参数值,其中跨导值为
,电容值为: C1 = pF , C2 = pF , C1 = pF , C1 = pF 。进而完
成了滤波器的设计仿真,截止频率为。
通过滤波器设计过程中的公式推导,从中得到了低通滤波器的截止频率与
跨导值和电容值成正比例关系的结论。这对设计低通跨导电容滤波器提供了宝
贵的经验。最终设计出的低通跨导电容滤波器,并且满足了设计指标要求。
关键词: 惯性传感器;跨导电容滤波器;低通跨导;级联形式;多环反馈
I
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
With inertial sensors are widespread used in the field of space flight and
aviation, national defense and millitary. The design requirements on inertial
sensors get more and more. These requirements include micro miniaturization,
integration, the high accuracy characteristics. Filter is a very important part in the
inertial sensor system, Therefore, to raise the performance of the filter for granted.
Based on the Harbin industrial university MEMS center researched inertial
sensor, inclu