谐振式压力传感器闭环驱动/检测接口电路研究

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谐振式微机械压力传感器具有尺寸小、精度高、稳定性好、易与数字电路接口等优点,在压力检测领域有着广阔的应用前景。精确测量是谐振式微机械压力传感器研究的目标,驱动检测电路的性能优劣直接影响整体器件测量效果,本论文主要针对谐振式微机械压力传感器驱动检测电路展开研究。  论文首先简单回顾了MEMS技术及压力传感器的分类,对谐振式压力传感器的激励方式及接口电路做了简要介绍;其次分析了微机械谐振式压力传感器的结构和工作原理,比较了不同的变电容检测方式,并讨论了各自的优缺点;在此基础上,理论分析了谐振式压力传感器基于AGC控制技术和基于PLL控制技术的两种闭环驱动方式的基本原理和运行特性,通过建立传感器与驱动电路的Simulink仿真模型,分别对基于直流自动增益和交流自动增益控制技术的两种AGC闭环驱动回路进行了对比研究,确定了本课题的交流AGC技术方案。然后基于交流AGC控制回路,仿真了不同谐振子参数及接口电路参数下系统的振荡特性。利用Mu1tisim软件对驱动检测模块电路(包括C/V转换电路、相位补偿电路、交流AGC自动增益控制电路、带通滤波电路、电压比较器和计数器等)进行了仿真分析,并最后将电路制成电路板进行测试。实验结果与软件仿真结果相吻合,各模块能够正常工作。频率检测模块可检测出9KHz~49KHz范围的谐振频率;闭环激励模块可以实现恒幅振荡,在不同频率下,其输出电压能够稳定在2.4V左右。
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