【摘 要】
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电容式传感器是将被测的非电量变化转换为电容量变化的一类传感器,它广泛应用在压力、湿度、温度和加速度等测量中。随着微电子机械系统(MEMS)设计与加工技术的不断进步,已研制
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电容式传感器是将被测的非电量变化转换为电容量变化的一类传感器,它广泛应用在压力、湿度、温度和加速度等测量中。随着微电子机械系统(MEMS)设计与加工技术的不断进步,已研制出包括微型压力传感器、湿度传感器、加速度计、化学和生物传感器等产品。传统的用分立元件搭建检测电路的方法将无法适应微传感器电容不断减小的趋势,而在国内,尚无成熟的电容传感器接口集成电路投入市场,因此对于MEMS微电容传感器,设计匹配的接口集成电路是十分必要的。本文分析了国内外微电容传感器处理电路的典型形式,比较了各种微电容测量电路的特点,针对MEMS差分电容式微加速度计输出电容变化量小的特点,选择了基于开关电容技术的微小差分电容检测电路。
本文首先分析了模拟集成电路中的基本单元电路,这些基本单元是构成复杂的电容检测电路的基础;其次,设计了高增益、高电源抑制比、低失调的折叠共源共栅运放,并把其作为理想运放用于开关电容放大电路中;重点分析了用开关和电容模拟电阻的方法,这也是检测电路的核心部分;然后对部分模块和整体电路进行了仿真,证明了其电路原理的正确性和可行性;最后,介绍了CADENCE版图设计和验证工具,并给出了检测电路的版图设计和验证过程。
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