摘要：微电子机械系统(MEMS)惯性传感器(如加速计、陀螺仪)具有高性能、低功耗、低成本、集成度高、可靠性高、体积小等特点。但MEMS传感器交叉串扰仍较大,影响了加速度的测量。该文设计了一个量程为±16 g的三质量块三轴MEMS电容式加速度计结构,通过对所设计的结构进行静力学分析和模态分析,保证加速度计良好的抗过载能力。仿真结果表明,该结构实现了模态分离避免了模态干扰,且交叉灵敏度均小于0.3%,有效地降低了交叉串扰。

摘要：微机械结构的设计是MEMS电容式加速度计研究的重要内容。本文设计了一款四拱梁悬挂的MEMS电容式加速度计结构,建立了四拱梁悬挂结构的力学模型,对拱梁的结构参数进行了优化分析并获得了最优悬挂参数,接着利用COMSOL软件对微机械结构的自振特性进行了分析,并研究了静电对微结构自振频率的影响。研究表明,设计的四拱梁加速度计具有结构稳定、敏感方向位移灵敏度好、自振频率可调等特点,可为高性能的MEMS电容式加速度计的研制提供理论参考。

摘要：电容式静电力反馈加速度计只有在敏感质量工作于对称点位置附近微小范围内时,系统可以近似成为线性系统。但由于敏感表头的加工误差以及振动使得加速度计的质量块会偏移量过大,从而非线性将表现明显。针对加速度计系统非线性的两个主要来源,对非线性引起的失稳现象及振动过程中发生的输出直流成分漂移现象的原因进行了分析说明,并提出一种利用反函数将系统完全线性化后再进行校正网络设计的控制方法.仿真结果表明这种方法可以改善系统的稳定性且克服振动漂移。

摘要：阐述了采用静电力自动调整微机械(MEMS)电容式加速度计零点的基本原理,设计了数字电位器MAX4502与单片机接口的自动校零电路,并给出了自动校零的程序流程图。实验表明零点可以伺服稳定在30μV以内,调零快、调零效果较好。

摘要：电容式加速度传感器的弹性元件在不同温度条件下存在不同形变,导致传感器的零输入响应产生变化,影响了系统的线性特性。为此,采用ANSYS对加速度计的机械敏感模块进行了温度场的有限元分析,对极板位移与温度进行数学建模,进而提出了一种针对实时温度的非线性补偿控制方式。仿真验证结果表明:该方法能够有效降低温度对系统造成的影响,对于零漂的输出误差降低49.93%,并保证了系统在不同频段工作输出的稳定性,这也为电容式加速度传感器的性能改进提供了一种思路。

摘要：通过对MEMS电容式加速度计的差分电容检测电路优缺点的比较,结合直流充放电检测方法和交流测量方法的优点,设计了微分检测电路,用方波作为载波。该电路由方波信号发生器、微分电路、全波整流电路和滤波电路组成。经试验验证:可检测到10-16F的差分电容,且其非线性度小于±1%FS,可作为MEMS电容式加速度计的后续处理电路。

摘要：针对实验室的差分电容变化量为fF量级、频带宽度为0-20kHz的电容式加速度计,设计了一种可以有效减少噪声、失调电压和寄生电容影响的读出电路。该电路由开关电容积分电路、低噪声运放和单位增益采样保持电路组成。在0.5μm 2P3MCMOS工艺下完成该电路设计,通过仿真结果表明,该电路的输出电压与差分电容变化量成很好的线性关系,可以检测差分电容变化量达到fF量级。

摘要：MEMS电容式加速度计具有灵敏度高、噪音低、漂移小、功耗低、结构简单等优点,有着广泛的应用前景。综合比较了电容式加速度计的三种常见结构的各自特点,指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点,并以该结构为分析对象,从加速度计的量程、稳定性、灵敏度等性能分析比较了多种结构梁,得出折叠梁的综合性能最好的结论,最后通过分析计算出了折叠梁在检测方向的刚度。

摘要：采用0.5μm CMOS集成电路工艺,设计出一种应用于电容式加速度计中的新型低失调、低功耗放大器。分析了放大器对加速度计系统性能的影响,给出原有放大器的不足之处。新型放大器由三级组成,第一级与第二级是标准的差分输入单端输出放大器,第三级为class-A输出级。采用共源共栅的两级高增益差分级提高了CMRR及静态失调,再通过版图技术减小动态失调,使得整体失调下降。恰当的选择差分输入管的沟道长度会得到输入参考噪声最小值。测试结果表明,放大器输入失调电压温漂为0.78μV/℃,等效输入噪声20.05nV/Hz,加速度计噪声仅为8μg/Hz,其全温区零点变化量0.5mV/℃。

摘要：为提高微电容式加速度计的线性度和工作带宽,在设计微电容式加速度计的检测电路时,要使系统工作在闭环状态下,通过静电力反馈的方式能很好的实现闭环控制。本文主要论述了闭环控制的原理,即通过静电力反馈来实现平衡控制。并通过计算保证了闭环控制系统的稳定性。可见,闭环工作下的电容式加速度计的稳定性、精度、线性度等都得到了提高。