一种新的不受寄生电容影响的电容式传感器接口电路

给出了一种新的用于微小电容检测的接口电路 .在电荷传送电路的基础上,引入了一个用于参考微变电容读出的电荷传送电路部分,将检测电路与参考电路的输出进行差分放大,从而大大提高了电路的稳定性和检测灵敏度,同时此电路也保持了电荷传送电路检测微小电容变化不受寄生电容影响的特性.     

一种可配置的电容-电压转换电路

提出了一种检测微小电容信号的可配置的电容-电压转换电路。该电路由电容补偿电路、电荷积分电路、采样保持电路、低通滤波和缓冲器组成。使用调制解调的电容检测方法,实现了电容-电压转换。仿真结果表明,电容分辨率为1.70aF/√Hz,输出电压信号与电容差成正比,确定系数R²为0.999 99。电路中的积分电容值、放大增益、补偿电容和带宽均可以通过编程灵活设定。该电容-电压转换电路可用于MEMS及其他电容式传感器。     

单电容式及差分电容式HEMS传感器检测系统

传感器技术是信息社会的四大支柱之一,传感器和计算机结合形成的智能系统大大的拓展了人类生活的空间.在传感器家族中,根据电容的物理特性制作的传感器占有重要地位.电容传感器是很好的状态传感器,可提高电容检测,尤其是微小电容检测的精度,是目前测控技术的热点.本文重点介绍一套微小电容差分高精度检测电路,该套电路可测物体的运动加速度,加速度计的分辨率可达2-18.     

油水两相流电容层析成像系统电容测量电路的设计

微小电容检测是电容层析成像技术的一个关键和难点。针对油水两相流电容层析成像系统的具体要求，本文研制一种微小电容交流测量电路。电容测量电路的静态测量误差小于0.2％，漂移为0.05％/小时。实验结果表明满足使用要求。     

集成微电容式传感器检测电路设计与研究

集成电容式传感器的研究中,微电容信号的检测电路是其研究的难点之一。设计一种微电容转换为电压的检测电路,由差分式开关电容电路、反相放大电路、低通滤波电路等组成。基于0.18um CMOS工艺和Cadence Spectre仿真器对电路进行仿真,结果表明所设计的检测电路能够消除失调电压和偏置电压误差,减少电荷注入和时钟馈通对其影响,有效的实现微电容检测。     

单电容式及差分电容式MEMS传感器检测系统

传感器技术是信息社会的四大支柱之一,传感器和计算机结合形成的智能系统大大的拓展了人类生活的空间。在传感器家族中,根据电容的物理特性制作的传感器占有重要地位。电容传感器是很好的状态传感器,可提高电容检测,尤其是微小电容检测的精度,是目前测控技术的热点。本文重点介绍一套微小电容差分高精度检测电路,该套电路可测物体的运动加速度,加速度计的分辨率可达2-18。     

用于高速电荷域ADC的电荷比较器设计

设计了一种用于电荷域流水线ADC的高速电荷比较器电路,该比较器包括电荷采样电路、共模不敏感开关电容网络和锁存放大器。仿真结果表明,在0.18μm CMOS工艺条件下,该比较器在250 MHz时钟下性能良好,采用该比较器的12位250 MS/s电荷域ADC内的2.5位子级电路功能正确。     

基于电流镜的微电容式传感器接口电路研究

在集成微电容式传感器的研究中,由于敏感电容值的变化量非常微小,其接口电路的研究对传感器性能提升是至关重要的。设计了一种基于电流镜原理检测的微电容式传感器接口电路,电路由电容转换电压电路、减法器电路、脉冲电路、缓冲器电路等组成。基于0.18μm CMOS工艺库对电路进行设计仿真,结果表明该电路便于与敏感电容兼容,输出电压与敏感电容成线性关系,其检测精确度高、范围广。     

一种用于X射线工业检测的多通道电荷读出IC

介绍了一种用于X射线工业检测的多通道电荷读出IC。该电荷读出IC可提供64个通道,将探测器电荷转换成模拟电压。电路由电荷放大器增益控制、增益电容阵列、时序发生器、移位寄存器链、电荷放大器阵列和采样保持放大器等组成,具有低噪声、14位动态范围等特性。电路芯片采用0.8μm标准CMOS工艺制造,芯片尺寸为3.1mm×10.9mm。电路在3.3MHz频率、5V电源电压和3.5V参考电压下工作,电路功耗为45mW。测试结果表明,在电荷放大器增益电容为0.5pF和光电二极管结电容为33pF下,电路的输出噪声达到600μV(Vrms)。     

一种用于流水线模数转换器的电容失配校准方法

对于流水线模数转换器来说,电容失配是一种主要的非线性误差源.为了减小电容失配误差,本文提出了一种电容失配校准的方法.该方法通过一种电荷相加、电容交换和电荷反转移的电路技术,可将电容失配误差减小至其2次项.动态模型仿真演示了一个由4-bit电容匹配精度实现12-bit 积分非线性(INL)的例子,验证了电容失配校准的有效性.与传统电路相比,该方法只需在模拟电路中增加几个开关,因此电路实现仍然简单.另一方面,由于一个转换周期需要2个以上的时钟相,会影响模数转换的速度.因此,该方法适用于中等高速、高精度的应用场合.     

用于微电容检测的C/V电路设计与研究

结合电荷放大原理,通过设计高性能的运算放大器,较好地完成了杂散电容的屏蔽,实现了高可靠性的微电容检测。采用CSMC0.5μmCMOS工艺,用Cadence Spectre对其进行仿真验证,能精确检测出aF量级的微电容。结合考虑不可避免的工艺误差,对差分标称电容的失配进行分析与校准。结果表明:失配仅带来固定的失调,不会对C/V电路的灵敏度造成显著的影响。     

利用差频电路实现微电容式传感器检测电路的温漂抑制

介绍了一种本实验室开发的CMOS工艺的电容式传感器的接口电路。重点分析了基于施密特触发器的张弛振荡器接口电路,实现了敏感电容以及参考电容与频率的转换。通过对两频率求差来抑制各种共模干扰。对样片进行了测试,输出频率与理论值基本一致。最后对该电路进行了温漂特性的仿真和测试,验证了差频电路可以将电源波动和温度的影响完全抑制在精度的允许范围内。     

开关电容V/Q变换器及其在接地阻抗模拟中的应用

文中提出一个V/Q变换的广义跨导概念,并应用在开关电容阻抗模拟中。使用V/Q变换器,可以用电压传递函数实现所希望的阻抗函数。由此概念出发,分别导出了前差FD,后差BD和双线性S/Z变换的三种接地开关电容频变负阻SC-FDNR电路。如果所选用的电压传递函数电路对杂散电容不灵敏,那么实现的模拟阻抗电路对杂散电容也是不灵敏的。作为文中的一个例子,用FD-FDNR电路组成一个谐振回路,实验表明其频响特性与理论分析相一致。     

低频荷载下PVDF压电薄膜检测电路的研究

针对PVDF压电薄膜传感器内阻大、低频荷载下输出信号微弱以及易受外界噪声干扰的问题,设计了一种由双电容负反馈差分电荷放大电路和二阶低通滤波电路组成的检测电路。在0.2 ~20 Hz低频荷载下分别用该检测电路和传统检测电路对PVDF压电薄膜传感器进行检测,并将实验结果进行了对比分析。结果表明,该检测电路的输出电压幅值提高了90%,且具有较强的抗干扰能力,能降低后级电路信号处理的难度。     

差动电容敏感式力学传感器的信号提取电路

通过对加速度计的研究,开发了一类利用差动电容敏感的力学传感器的信号检测电路。在电路中给出了所使用的电子元器件,并进行分析求解,给出了电路的输出电压和传感器信号拾取电容变化量之间的正比例关系。经过实验测试,当电容变化0.01 pF时,就有10 mV的输出电压。故该电路可以检测微弱电容的变化,特别是电容变化量为0.01~1.00 pF的小电容变化。     

5 Msample/s两倍增益差分采样/保持电路的设计和分析

设计和分析了一种用于10位分辨率,5 MHz采样频率流水线式模数转换器中的差分采样/保持电路.该电路是采用电容下极板采样、开关栅电压自举、折叠式共源共栅技术进行设计,有效地消除了开关管的电荷注入效应、时钟馈通效应引起的采样信号的误差,提高了采样电路的线性度,节省了芯片面积、功耗.电路是在0.6 μm CMOS工艺下进行模拟仿真,当输入正弦波频率为500 kHz,采样频率为5 MHz时,电路地无杂散动态范围(SFDR)为75.4 dB,能够很好的提高电路的信噪比,因此该电路适用于流水线式模数转换器.     

A low noise interface circuit design of micro-machined gyroscope

The analyses of MEMS gyroscope interface circuit on thermal noise, 1/f noise and phase noise are made in this paper. A closed-loop differential driving circuit and a low-noise differential detecting circuit based on the high frequency modulation are designed to limit the noise. The interface chip is implemented in a standard 0.5 μ m CMOS process. The test results show that the resolution of sensitive capacity can reach to 6.47 × 10^-20 F at the bandwidth of 60 Hz. The measuring range is ± 200°/s and the nonlinearity is 310 ppm. The output noise density is 5.8°/(h·√Hz). The angular random walk (allen-variance) is 0.092°/√h and the bias instability is 2.63°/h.     

基于电流镜积分的红外探测器读出电路设计

详细分析了电流镜积分(CMI)读出电路的工作原理、设计过程和CMI结构的噪声,并用CSMC 0.5μm CMOS工艺对所设计的电路进行仿真和版图设计,仿真结果表明CMI结构在电源电压为5 V,积分电容为2 pF时能提供一个较大的电荷存储能力(6.25x107个电子);在光生电流为50 pA时,探测器偏压稳定在3.615...     

Influence of interface charge inhomogeneities on the measurement of surface state densities in SiSiO2 interfaces by means of the MOS a.c. conductance technique

The relationship between interface charge and surface potential of a MOS capacitor is examined when interface charge inhomogeneities are present. For practical values of the interface charge variance, the relation between interface charge and surface potential is found to be quite linear. High surface state densities and high impurity concentrations tend to damp the potential fluctuations and to increase the linearity. The magnitude of the potential deviation for a given charge deviation increases from flat band to weak inversion and decreases again in strong inversion, due to screening, but the linearity is found to be best in weak inversion.The original Nicollian-Goetzberger analysis of the MOS a.c. conductance technique uses a Gaussian potential distribution and an equivalent circuit consisting of an array of parallel surface state branches connected to a single oxide capacitance. We compare this model with a patchwork model, using a Gaussian interface charge density distribution and an equivalent circuit with distributed oxide capacitance. It is found that in depletion, for practical charge densities, the patchwork model interpretation of conductance peaks does not lead to a very different result than the random charge distribution model interpretation. Both models agree very well on surface state density and variance of the interface charge distribution, but a large discrepancy on the capture cross section of the surface states is possible.