微机械角速率传感器CMOS闭环驱动电路

为解决微机械角速率传感器的驱动信号对检测电极的耦合问题,提出一种基于电压频率调制闭环静电力驱动方法．该方法将驱动电压调制到高频,有效地将机械谐振频率与电压驱动频率分离,同时不改变驱动静电力的相位与频率．采用自动增益控制电路使得闭环驱动幅值非稳定性为0．01％,片上集成跨阻放大器可实现1aF／sqrt（Hz）电容变化测量...     

一种微机械加速度计的自检测特性研究

采用静电力驱动质量块产生等效加速度信号实现了微机械加速度计的自检测功能。分析了平板驱动电极的静电驱动力、吸合电压以及稳定驱动位移条件。采用光学测试技术测试了驱动电压和驱动位移的关系,吸合电压,证实了理论分析。利用理论分析公式计算了低驱动电压情况下的驱动位移。结果表明在10～15V的直流驱动电压下能产生等效于1g加速度的输出。     

电容式加速度计中的新型放大器设计

采用0.5μm CMOS集成电路工艺,设计出一种应用于电容式加速度计中的新型低失调、低功耗放大器.分析了放大器对加速度计系统性能的影响,给出原有放大器的不足之处.新型放大器由三级组成,第一级与第二级是标准的差分输入单端输出放大器,第三级为class-A输出级.采用共源共栅的两级高增益差分级提高了CMRR及静态失调,再通过版图技术减小动态失调,使得整体失调下降.恰当的选择差分输入管的沟道长度会得到输入参考噪声最小值.测试结果表明,放大器输入失调电压温漂为0.78μV/℃,等效输入噪声20.05nV/,加速度计噪声仅为8μg/,其全温区零点变化量0.5mv/℃.     

新型的低电压高精度电流镜设计

电流镜是模拟电路当中的基本单元,其性能对整体电路的性能起着关键作用.基本电流镜不能理想复制参考源的电流,其输出电流随外界输入电压的变化而变化,且基本电流镜对输入电压存在着最小值的要求.传统的cascode电流镜虽然能够较精确的复制参考源电流,但是仍然存在着对输入电压最小值的要求,该值大约为2V<,on>.为了对基本电流镜的两个缺陷进行改进,提出了一种新型的低电压高精度电流镜结构,该电流镜能够理想的复制参考源电流,其输出电流对外界输入电压不敏感.通过仿真得出,opl和op2的低频增益为83dB,带宽为7.9MHz,最小输入电压大约可以减小到大约25mV,其输出电流对电压的斜率slope=0.     

基于MEMS技术的微型直接甲醇燃料电池的制作

为了进一步简化微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)系统,便于电池批量生产,采用MEMS技术制作μDMFC.电池的制作包括传统的MEMS工艺,如,氧化、光刻、湿法刻蚀、硅-玻璃键合等方法,还包括一种新的催化电极制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法.首先,制得多孔硅(PS)作为催化电极的基底,然后,采用化学镀法分别在PS上沉积出Pt阴极催化电极和Pt-Ru阳极催化电极.PS具有巨大的比表面积,使化学镀的催化剂层拥有不连续的三维结构,能显著增加催化剂的活性面积,同时,化学镀液中贵金属的利用率高达95%,可以有效地节约贵金属用量.研究中采用扫描电镜(SEM),能量色散X射线分析(EDX)对催化剂层的形貌和成分等物理性能进行了分析.     

微型直接甲醇燃料电池极板结构的研究

极板结构直接影响微型直接甲醇燃料电池的极化特性,采用微机械加工技术制作几种不同极板流场结构的直接甲醇燃料电池.通过对不同极板结构的微型直接甲醇燃料电池的性能比较,发现栅型阳极流场结构的电池输出特性明显优于螺旋蛇型和点型流场结构.另外对采用不同极板材料制作的直接甲醇燃料电池也进行比较,发现不锈钢微型直接甲醇燃料电池的性能明显优于硅基结构的燃料电池.     

力平衡框架结构加速度计的设计

本文提出了一种基于ICP刻蚀以及静电键合工艺的新型微机械加速度计结构,并通过MATLAB软件对该加速度计系统进行了仿真.这种框架结构可以有效地增大结构静态电容,以便在闭环工作时能产生更大的静电力.它的整体尺寸为2 800μm×3000μm×60 μm,结构惯性质量为0.14 mgn,静态电容为3.618pF,抗过载能力超过5000 gn.通过系统仿真,该加速度计的电压灵敏度为90 mv/gn,量程为±50 gn,系统带宽是10 kHz.     

双电容接口式微机械陀螺的信号检测方法

在研究双电容接口式微机械陀螺结构与分析传统差分电容检测方法对其驱动力的影响的基础上,提出了一种适合于该陀螺的新型信号检测方法,此方法具有两个显著特点:第一,能够使公共电容极板偏置到零电压,消除其对驱动力的影响,进而提高微机械陀螺的系统灵敏度;第二,能够消除直流电压的不匹配以及失调电压对输出信号的影响.最后,通过HSPICE软件仿真验证了该方法的可行性.     

驻极体声传感器信号采集系统研究

介绍了驻极体式声传感器的基本性质和工作原理,采用目前国际上流行的超低功耗MSP430F149单片机作为微控制器,设计了一种超低功耗、便携式的驻极体式声传感器信号采集电路系统,对采集的声音信号进行了声音复现,并应用通信数据显示软件对声音复现波形进行了分析,复现的声音具有很好的保真性。该声音采集系统具有很好的可扩展性,对于不同变量,传感器信号的采集与处理具有一定的互换性和通用性。实验结果表明:系统休眠时平均功耗约为3.73 mW;写FLASH操作时功耗为137.25mW,满足了系统的低功耗要求。     

集成毛细管电泳芯片的设计

利用ANSYS软件对集成毛细管电泳芯片微沟道内样品流动情况进行模拟,获得了不同进样模式下微沟道的结构与流体流速之间的关系,并以此为依据对芯片整体结构参数进行设计:毛细管沟道最终尺寸为宽度16μm,深度10μm,有效分离长度为3.5cm的圆角转弯形沟道,从而确定整个芯片设计。