新型电容式MEMS加速度计数字接口电路设计

作     者：李宗伟 丛宁 熊兴崟 韩可都 杨长春 LI Zong-wei;CONG Ning;XIONG Xing-yin;HAN Ke-du;YANG Chang-chun

作者机构：中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家重大科研装备研制(No.ZDYZ2012-1-06-04) 国家科技重大专项(No.2011ZX05008-005) 

出 版 物：《电子学报》 (Acta Electronica Sinica)

年 卷 期：2016年第44卷第10期

页      码：2507-2513页

摘      要：MEMS加速度计接口电路主要采用传统sigma-delta架构实现,但这种方式中的电路失调电压很容易产生积分饱和现象.为解决这个问题,本文设计了一种可以用于钻井、石油勘探等微弱信号检测的新型数字电容接口电路.该设计在电容式MEMS加速度传感器基础上,采用FPGA实现数字三阶环路滤波器,构成5阶sigma-delta系统.采用数字环路滤波器降低了ASIC模拟电路版图设计与芯片测试难度,利于快速优化环路滤波器设计参数,改善系统稳定性和优化系统噪声性能.前置放大器采用一种相对简单的相关双采样技术,能够有效减小前置放大器的失调电压.根据MEMS加速度计前置放大器输出信号符合正态分布的特点,设计了带有一定预测功能的8-bit瞬时浮点ADC,实现模拟与数字环路滤波器互联.在200Hz带宽内,该接口电路系统噪声基底达到53.09ng/rt(Hz),满足系统噪声设计要求.前置放大器与ADC采用XFAB XH018混合信号CMOS工艺流片,开环测试表明,前置放大器的灵敏度和噪声分别为0.69V/p F和3.20μV/rt(Hz).

主 题 词：接口电路 MEMS sigma-delta ADC 

学科分类：080903[080903] 0809[工学-计算机类] 080202[080202] 08[工学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.0372-2112.2016.10.032

馆 藏 号：203208744...