文档介绍：南开大学
硕士学位论文
基于微电容测量IC的加速度计电路设计与实现
姓名:何维玮
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:卢桂章
20070501
摘要量接近耐为了完成电容式微加速度计测量电路的设计,本文对电容式梳齿微加速度计进行了系统级的集总电路建模和仿真。虽然商业化砑和都有系统级仿真模块,使用非常便利,但仿真时电路部分只能使用一些简单化的理想模型代替虻サ脑朔拧⒊朔ㄆ鞯,对电路设骷枋龇窍咝缘幕珩詈闲形#跃驳缁荒芷鹘辛朔窍咝源笮藕集总电路建模。在此基础上,本文完成了一个电容式梳齿微加速度计的系统级微机械加速度计尺寸微小,在加速度作用下质量块移动而产生的电容变化量级或更小,因此微小信号测量电路的设计非常关键。由于在本项目中,要求微电容检测电路不但要有宽的测量范围,还要具有小于的测量精度。由于使用分立元件搭建电路难以达到这样的要求,因此本文选择了数字输出的电容读取芯片。首先,本文搭建了基于的微电容测量评估板。用一个微陶瓷可调电容到笥代替加速度计表头,该评估板实现了微可变电容的测量。然后在此基础上,本文对电路板进行了优化,以降低噪声,提高分辨率。采取的具体措施包括:为疉的参考电压输入添加了参考电压芯片;增加了电池供电方式,分开了模拟电源/地和数字电源/地,提供了可选电阻焊盘,以实现供电方式和接地方式的选择:为模拟电源部分和的串彳亍通讯接口提供了可选滤波网;注意了信号走线和器件布局等。优化后的电路板分辨率较评估板有所提高,满足了加速度计测量电路的设计要求。。关键词:电容式微加速度计、大信号集总模型、、测量电路计者来说远远不够。针对该问题,本文在上,采用时域仿真。
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第一章引言第一节微机电系统第二带电容式微加速度计微电子机械系统微电子技术和硅微加工技术基础上发展起来的多学科交叉的新兴学科,涉及到微制造、机械、电子学、材料、生物学等多个领域。一般意义上,系统主要包括微传感器、微执行器和相应的信号处理电路这三个部分。系统较传统传感器有许多优点⑿突河捎贛捎霉栉⒓庸ぜ际酰梢灾圃斐鰑米级的器件,使得系统的体积与常见的集成电路芯片相仿,其体积小,重量轻,能耗低的优势非常明显。苫汗栉⒒到峁购图傻缏返慕岷鲜筂悄芑鸵惶寤集成化的封装形式保证了良好的屏蔽噪声的能力,同时也使其可以批量生产,大大降低了成本,且成品一致性好,价格相对低廉,可以被大量制造和使用。阅芪榷ǎ煽啃愿撸芷诔ぁ技术将是世纪的新的经济和技术增长点,发达国家对此十分重视,投入大量的人力和物力,促进了技术的快速产业化发展。尽管目前在的研究中仍有许多问题有待解决,但如今已有一部分器件进入了我们的生活。如惯性仪器在宇航、汽车产业【康确矫得到广泛的应用;以及硬盘读写磁头、打印机喷墨头、胎压传感器、基于微镜阵列的全数字化投影仪等根据不同的测量原理,微机械加速度计大致分为以下几种类型:压阻式、压电式、电磁式、热电偶式、谐振器式和电容式等。其中,电容式加速度计相对于其他种类,具有温度效应小,重复性好等优点,是目前被研究的较多的一类传感器,技术已较成熟虺芃窃第··章引言
第三节加速度计系统级建模及仿真度计,敏感质量块被牢牢的限制在平衡位置附近:一旦质量块在外界加速度影响下偏离了平衡位置,一个由反馈电路产生的与质量块运动趋势相反的静电力将促使质量块回到平衡位置。这类力平衡加速度计测量精度高,重复性好,但由美国旧腁图铀俣燃凭褪堑湫偷奈⒌缛萘ζ衡式加速度计,它是第一个被产业化的微加速度计