摘要：基于磁通门传感器的二次谐波选择法原理,采用0.6μm,N-well标准模拟CMOS工艺,设计并实现了磁通门传感器专用集成电路接口(ASIC)。这种集成磁通门接口电路能够减小传统分立元件接口电路的体积,降低系统能耗,满足航天、军事等领域的微型化、低功耗需求。在分析磁通门传感器结构和特点的基础上,完成了激励电路及检测电路的设计,芯片面积为2.0mm×2.0mm,并采用HSPICE对电路各部分功能及其指标进行验证。对与微型磁通门探头集成的电路系统进行了测试,结果表明,当测量范围为±90μT时,灵敏度可达16.5mV/μT;在5V电源电压下,其功耗为35mW。

摘要：为改善微纳尺度下流体的混合效果,在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基底材料上,设计制造了一款新型三维阶梯结构微混合器.混合器由一个T-型进样沟道和6个三维阶梯混合单元组成,采用超精密雕刻机在PMMA基片制作微米级结构,利用有机溶剂混溶浸泡法,在低温常压条件下键合得到.数值仿真结果表明：混合器效率受到台阶结构尺寸和流体速度的影响,当0.1≤Re≤5时,混合腔横截面的浓度方差σ〈0.1,接近充分混合;当流速在1～20 m L/h范围内时,将混合器用于微量溶液p H的调节取得了理想的结果.

摘要：为使石英陀螺满足高性能、小型化和集成化需求,设计石英陀螺专用集成电路接口芯片势在必行.本文通过分析石英陀螺表头的机电特性,得出方波驱动方式是系统性能和复杂程度的折衷.据此设计了一种闭环自激驱动电路.该电路与石英结构形成反馈环路,从而实现陀螺的自激驱动,并通过自动增益控制电路实现幅值稳定.该电路已用0.5μm CMOS工艺实现,测试结果表明该电路可以实现稳幅稳频的驱动,幅值稳定度0.01%.集成该驱动电路的石英陀螺系统达到战术级性能.

摘要：目的研究微结构形状及尺寸、压下量、温度、电流强度和电流路径对电流辅助辊压成形的影响规律,分析辊压过程中多物理场耦合行为,探究电致塑性效应对辊压成形的作用机理,并以此来解决薄板微结构形性协同控制关键问题。方法采用ABAQUS建立微结构辊压有限元模型,通过辊压成形数值模拟方法进行相关研究。首先设计了三因素三水平正交试验,探究了沟槽形状、沟槽深度、压下量对成形效果的影响。其次通过改变电流大小、对比辊对辊(R2R)和辊对板(R2P)2种电流路径、对比电流辅助辊压和等温辊压模拟试验来依次探究电流强度、电流路径、电流的非热效应对铝锂合金薄板微结构辊压成形过程中微结构填充率与板材翘曲高度等辊压成形缺陷的影响规律。结果在R2R电流路径下,电流分布于整个板厚空间,而在R2P电流路径下,电流主要分布于材料表面,2种路径下的温度与应力分布相似,但R2R下的峰值温度略高,约高20℃;峰值应力略小,约小35MPa。当压下量与微沟槽宽度越大、沟槽形状越接近矩形时,辊压填充高度和翘曲高度均越大。在相同温度下,与等温辊压相比,电流辅助辊压微结构填充高度更高。三角形微沟槽在100 A、30%压下量时的辊压填充高度提升率高达7%。在等温辊压下,微结构填充时的塑性流动主要分布于表层;而在电流辊压下,微结构填充时的塑性流动在整个板厚范围内分布得较为均匀,且应力集中不明显。温度对辊压微结构薄板翘曲程度的改善作用较小,电致塑性效应大幅改善了微结构薄板辊压翘曲程度,翘曲高度减小约70%。结论从焦耳热均匀性角度来看,电流路径选择R2R更优。通过改变压下量、微沟槽宽度与形状可以改变微结构辊压成形效果。相较于等温辊压,电流辅助辊压可以提高辊压填充高度、减小板材翘曲高度,故其成形效果更好,说明电流非热效应可以促进辊压成形的进行。

摘要：为实现不锈钢封装板件的高效率低成本批量化制造,开展了不锈钢薄板微冲压工艺研究.设计了集自动送料、辅助定位、落料、微冲孔以及微拉深于一体的高效、复杂、高精度封装板级进模具装置,分析成形条件对成形质量的影响规律,确定最佳工艺参数.同时,进行了不锈钢封装板抗冲击性能测试.结果表明:采用该复杂一体化级进式微冲压成形模具装置,制造出质量良好的不锈钢封装板件,成形效率可达1 120件/h;在超过47 800 g的超负荷条件下,封装板表面平整,未出现明显变形,能够满足机械性能要求.采用这种高效率微冲压成形技术,能够解决微型构件的尺寸精度,提高微型构件的力学性能,有效降低生产成本,实现了封装板件的高效率低成本批量化制造.

摘要：对一种被动式微型直接甲醇燃料电池进行了设计、制作及测试.利用微模具成型工艺,以ABS为基底材料制作了电池双极端板.采用200μm厚的不锈钢薄片作为集电极,利用激光切割技术制作进料通道,并在集电极两侧溅射金层以防止电化学腐蚀.有效面积为0.49 cm2的膜电极则采用催化剂覆盖电解质膜的方法制备而成.测试结果表明,室温环境下(25℃)该被动式微型直接甲醇燃料电池在甲醇浓度为6 mol/L时最大功率密度可达22.14 mW/cm2.该性能对于被动式直接甲醇燃料电池的便携式高性能应用具有较大意义.

摘要：随着微机电系统的飞速发展,微孔类零件广泛应用于生物医疗、微电子以及纺织印染等领域中,要求尺寸精度高、断面质量和重复性好,并且能够实现低成本批量制造.微冲孔技术具有传统塑性加工工艺的优点,生产效率高,工艺简单,成形件性能好和精度高,非常适合微型零件的低成本批量制造.针对箔板微孔类零件,设计了一套精密微冲孔模具,采用微冲孔技术研究了冲裁条件对微冲孔工艺的影响规律.结果表明,微冲孔过程与传统冲裁类似,经由弹性变形阶段和塑性剪切阶段,最后断裂分离.微孔断面分布仍然包括圆角、光亮带、断裂带和毛刺.随着相对冲裁间隙的增加,最大剪切强度先降低后逐渐增加;随着冲裁速度的增加,铜箔微冲孔过程最大冲裁力和最大剪切强度逐渐减小,微孔断面光亮带高度增加,断面质量提高.最后,在最佳的冲孔工艺即冲裁间隙为5%、冲裁速度为20mm/s的条件下冲出直径为0.4mm质量良好的微孔.

摘要：为了提高MEMS电容式加速度计的检测分辨率,降低系统噪声,提出了一种改进的基于开关电容的闭环检测电路.该电路采用新型的电荷积分器实现电容-电压转换,对寄生电容不敏感,具有非常低的噪声,同时,降低了由于运放的有限带宽、有限增益以及失调造成的影响.采用相关双采样(CDS)技术进一步消除了1/f噪声和电路中的失调.同时为了精确模拟传感器的结构部分,对结构的等效电学模型进行了改进,引入两个压控电流源,分别由互为反相的两个时钟信号控制,消除了运放失调、噪声等非理想因素产生的误差.实验制作了ASIC芯片与传感器结构的双片集成微加速度计,芯片采用0.5μmCMOS工艺流片,系统测试结果表明该闭环加速度计的灵敏度为620mV/g,非线性度为0.126%,噪声密度为24μ***-21,整体功耗为30mW.

摘要：为了改善微机电系统(MEMS)电容式加速度计的噪声特性,提出了一种基于开关电容的低噪声闭环接口电路。该电路采用电荷积分器作为前级预放大装置,对寄生电容不敏感,而且具有非常低的噪声。采用相关双采样(CDS)技术消除了1/f噪声和运算放大器失调电压的影响。同时,为了改善系统的动态响应特性,反馈部分采用积分电路,提高了系统阻尼比和响应速度。利用电荷泻放通道实现了自检测功能。采用0.5μm CMOS工艺完成了版图设计,仿真结果表明,系统灵敏度为0.115V/g,非线性度<0.12 %,可检测的最小加速度为20μg,自检测输出与自检测电压成正比。

摘要：为了降低Sigma-Delta(ΣΔ)微机械加速度计量化噪声,提高系统分辨率,完成了一种单环四阶ΣΔ微加速度计的分析与设计,建立了系统的线性模型,并在此基础上,采用根轨迹法分析了系统稳定性.理论分析表明所建立的四阶ΣΔ微加速度计系统在噪声特性、死区、空闲音方面都具有优良的特性.在系统级的分析与讨论基础上,实现了传感器接口电路晶体管级的设计,该电路采用0.5μm 2层多晶2层金属CMOS工艺流片,系统测试结果表明该加速度计灵敏度为1.2 V/g,非线性度为0.2%,开环噪声密度12μg/Hz1/2,闭环噪声密度80μg/Hz1/2,整体功耗为40 mW.