一种单片集成电容式压力传感器的设计、制造和测试

提出了一种新型电容式压力传感器.在外加压力下,该传感器的极板面积、间距以及介质层介电常数均发生改变,并导致电容发生变化.同时介绍了接口电路的设计,该电路基于电容-频率转换原理.该传感器结构简单,实现了与CMOS接口电路集成.传感器采用标准CMOS工艺与后处理工艺相结合的方式制造.结果表明,在800 hPa到1 100 hPa的压力范围,传感器灵敏度约为44 fF/hPa,接口电路的分辨率为3.77 Hz/hPa.     

MEMS电容式压力传感器片上接口电路测试分析及改进

对电容式压力传感器片上接口电路测试结果进行分析.针对电路中施密特触发器存在较大的寄生电容以及阈值电平较难调整的问题,提出了改进型施密特触发器,仿真结果表明:改进施密特触发器传输特性与原触发器类似,却大大减少了寄生电容,阈值电平也容易调整.同时提出了负电容等效电路,解决了接口电路因初值电容偏大,所导致接口电路灵敏度偏低的缺点,并通过PSPICE仿真,验证了负电容改善接口电路的灵敏度的可行性.     

一种新型电容式位移传感器电路设计

针对电容式位移传感器检测电路复杂、输出非线性和只适合微小位移测量等问题,设计了一种基于虚部法电容检测原理的电容式位移传感器;该传感器检测电路采用三角波作为激励,作用于虚部法电容测量电路,得到与被测电容大小成正比.即与位移大小成反比的信号;并运用电容补偿技术,消除寄生电容的影响;与传统的电容式位移传感器相比,该传感器具有良好的线性度,抗干扰性强,相同直径的传感器探头,其测量范围更远.     

高线性微机械差分电容式加速度计测量电路

介绍了一种可用于微机械电容式加速度传感器的接口电路,该电路应用于开关型相敏解调电路,具有灵敏度高,线性好的特点,能测量微差发电容的变化。实验结果表明,线性高,测量微差分电容具有良好性能,是一种具有实用价值的微差分电容测量接口电路。应用该 最新开发式的微机械电容式加速度传感器,电路输出信号的非线性小于０．２０％。     

电容式传感器测量油品中水的体积分数之新方法

提出了一种采用电容式传感器测量油品中水的体积分数的新方法,运用油品中水的体积分数的不同引起油水混合物的介电常数的变化原理设计相应的电容式传感器,传感器调理电路中运用最新集成电容/电压转换芯片XE2004,有效的消除了电路中的引线电缆的分部电容的影响。实验结果表明:当电容式传感器结构一定时,该方法能够较好的克服寄生电容及环境对电容式传感器的干扰,以较高的精度实现油品中水的体积分数的在线测量。     

微机械电容式压力传感器的变换电路

在介绍一种新型微机械差动电容式压力传感器的基础上 ,重点介绍一种为其配套的电容—电压变换电路。并以实验结果反映其电路的优点     

一种新型CMOS电容式绝对压力传感器的设计

提出了一种新型的采用标准CMOS工艺结合MEMS后处理工艺加工的电容式绝对压力传感器.传感器结构部分是由导体/介质层/导体组成的可变电容器.电容的上下极板分别为CMOS工艺中的多晶硅栅和n阱硅,中间介质层为栅氧化层.在CMOS工艺加工完之后,利用选择性的体硅腐蚀、pn结自停止腐蚀以及阳极键合等MEMS后处理工艺来得到传感器结构.与传统的电容式压力传感器相比,这种结构具有更大的初始固有电容,这样可以抑制寄生电容的影响,从而简化检测电路的设计.文中,应用多层膜理论模型分析了传感器的结构,并利用ANSYS有限元分析对模型进行了验证,并利用电容变化模型分析了传感器的灵敏度.对于边长为800 μm的敏感方膜,初始电容值为1 104pF,传感器灵敏度为46 fF/hPa.同时,本文给出了传感器的电容检测电路的设计.     

基于AD7150微小电容测量方法的研究

本文主要研究了一种新型的微小电容的测量方法,阐述了电容测量电路的应用背景和国内外研究现状,针对电容式传感器的工作原理确定了测试电路。AD7150是一种响应快速兼超低功耗的电容－数字转换器,通过串行接口与微控制器连接,为电容式近程传感器的信号处理提供了一种全面的解决方案。     

分压式电容传感器及其测量电路

一般的电容式传感器因存在一定的缺点,从而限制了它的应用.本文介绍的,利用分压原理构成的电容传感器可以从根本上改掉了它的缺点,且所用测量电路也极为简单.     

新型电容传感器在板厚板速测量中的应用研究

设计了一种新型电容式传感器,采用了电容数字转化器(CDC)技术,解决了传统电容式传感器从电容到数字直接转换的复杂而困难的信号处理问题.通过在测量头外侧设计两个绝缘层和两个屏蔽层,消除了边缘效应对测量结果的影响.新型电容式传感器采用独立双电容结构可同时测量轧板厚度和轧板速度,并且避免了由于轧板上下振动对测量结果的影响.     

基于小挠度假设的电容式微型压力传感器模型

在小挠度变形假设的基础上对接触型电容式微型压力传感器进行分析。通过对压力传感器敏感元件硅膜片的弹性分析给出了传感器的模型。传感器的接口电路由ＭＯＳ电流镜和模拟开关构成,该电路具有线性度好和测量增益高的特点,并能有效地消除电路中的寄生电容对测量的影响,大大降低测量噪声。     

A readout circuit for an intra-ocular pressure sensor

A readout circuit for a passive telemetric intra-ocular pressure (IOP) sensor is being developed. The intra-ocular sensor consists of a capacitive pressure sensor in parallel with a planar coil. This inductor–capacitor (LC) resonant circuit transduces the pressure into a shift of resonance frequency. A voltage controlled oscillator (VCO) is used to excite the sensor over a large frequency range (20–40 MHz), hereby detecting resonance of the internal sensor, and thus enabling the measurement of the intra-ocular pressure. This low power circuit is extremely compact, making it suitable for long-term ambulant patient monitoring. The circuit allows wireless readout of the smallest pressure transducers. Tests show promising results at mutual coil distances up to 7.5 mm.     

A miniature pressure system with a capacitive sensor and a passivetelemetry link for use in implantable applications

A miniature telemetric pressure-measuring system is presented in this paper. The system uses passive telemetry to transfer power to the transponder and pressure data to the remote base unit. Such telemetric systems are becoming ever more important in the biomedical field as the interest for in-vivo measurements of different biological parameters both of humans and animals is increasing. A novel capacitive-type pressure sensor based on an SiGeB diaphragm is used as a sensing element. The merits of combining a capacitive pressure sensor and passive telemetry lies in the inherent low-power consumption of the sensor and the continuous availability of power through induction. The pressure sensor is connected to an integrated interface circuit, which includes a capacitance to frequency converter and an internal voltage regulator to suppress supply voltage fluctuations on the transponder side. In addition, the sensor and accompanying interface circuit take up very little space so as to be suitable for implantation     

A novel capacitive pressure sensor and interface circuitry

A novel capacitive pressure sensor with the island-notch structure is introduced. Its theory model is established based on the structure theory of the plate capacitive pressure sensor. The relationships between the external pressure and capacitance of the capacitive pressure sensor with the island-notch structure are studied by using the method of the finite element analysis (FEA). The results show that the linearity of the capacitive pressure sensor with island-notch structure reached up 0.9941 in the linear measurement zone, the sensitivity reached up 0.0019 pF/kPa, and the measurement range of the capacitive pressure sensor is enlarged. Thus, the contradictory among measure sensitivity, linearity and measure range is effectively relieved in the capacitive pressure sensors with island-notch. In addition, the interface circuitry of the charge transfer is designed, and the performance of the interface circuitry is analyzed.     

低真空封装的新型变电容面积MEMS惯性传感器阶跃响应特性分析

一种新型变电容面积MEMS惯性传感器与传统的梳齿电容传感器相比,具有对梳齿电容不平行敏感度低,可加测试电压高等优点.通过对该传感器在低真空封装条件下的惯性阶跃响应特性分析,着重研究了不同梳齿电容倾斜角度对该传感器的阶跃惯性信号响应的影响,以及不同倾斜角度梳齿的位移响应和测试电压、空气真空度的关系,并把该结果和梳齿结构的情况进行比较.结果表明,工艺因素对变电容面积MEMS惯性传感器在低真空封装下的阶跃惯性响应影响很小;另外,该结构上可加的测试电压可以是梳齿电容结构上可加测试电压的近10倍,这有利于减小接口电路的噪声.以上分析论证了该新型传感器有利于降低器件的工艺要求和提高传感器的分辨率.     

基于电容式差动敏感元件的液位测量系统

提出一种新型的数字式液位测量系统,系统采用电容式差压敏感元件将液位的变化转换为电容量的变化,设计了C/U转换电路,电路的输出只与差动电容的变化有关。实验表明:测量系统的分辨力为1mm,液位测量误差≤5mm。     

一种用于MEMS陀螺的高精度电容读出电路的设计

针对电容式MEMS陀螺,设计了一种高精度CMOS接口读出电路。从理论上分析了接口寄生电容、器件的不匹配对接口电路的影响,采用连续时间电压读出方式的检测方法,设计了一款带有输入输出共模反馈的低噪声全差分电荷运算放大器,输入输出共模电压稳定在2.5V,输入端的噪声电压为9nV。载波调制技术用来消除低频闪烁噪声。在Cadence中对设计的接口电路进行仿真分析,并采用PCB电路板进行了实验。结果显示所提出的接口电路不仅消除了大部分寄生电容的影响,抑制了大部分的耦合信号和噪声信号,而且减小了由于器件的不匹配产生的失调电压对电容分辨率的影响,电路Cadence仿真的电容分辨率可达0.13aF/(Hz)~1/2,能满足惯导级的需求。     

An in-plane high-sensitivity, low-noise micro-g silicon accelerometer with CMOS readout circuitry

A high-sensitivity, low-noise in-plane (lateral) capacitive silicon microaccelerometer utilizing a combined surface and bulk micromachining technology is reported. The accelerometer utilizes a 0.5-mm-thick, 2.4/spl times/1.0 mm/sup 2/ proof-mass and high aspect-ratio vertical polysilicon sensing electrodes fabricated using a trench refill process. The electrodes are separated from the proof-mass by a 1.1-/spl mu/m sensing gap formed using a sacrificial oxide layer. The measured device sensitivity is 5.6 pF/g. A CMOS readout circuit utilizing a switched-capacitor front-end /spl Sigma/-/spl Delta/ modulator operating at 1 MHz with chopper stabilization and correlated double sampling technique, can resolve a capacitance of 10 aF over a dynamic range of 120 dB in a 1 Hz BW. The measured input referred noise floor of the accelerometer-CMOS interface circuit is 1.6/spl mu/g//spl radic/Hz in atmosphere.