基于MEMS的电容式传感器信号调理电路设计

为了提高（Micro-electro-mechanical Systems,MEMS）微机电系统电容式传感器测量低电容的灵敏度,提出了一种MEMS电容式传感器调理电路,并采用绝缘硅片（SOI）MEMS电容式加速度传感器组成了完整的电容测量系统。该信号调理电路采用了一组片上电容阵列用以抵消电容结构的失配。并且采用可调的方形波发生器来调谐系统的灵敏性,以此弥补电子装置制成后产生的变化。电路采是0.18-μm CMOS 技术设计并制成,测量结果显示,提出的测量系统能够准确测量到MEMS传感器的电容变化以及加速度,证明了信号调理电路的正确性和精确性。     

电容加速度计的接口电路

电容硅微型加速度计可以采用静电力平衡结构来构成。这种闭合回路结构可通过改变反馈因数形成不同的测量范围。这样,用同一个加速度计可以测量从1μg—1g的输入加速度;同时可以包含一个调节器电路来修整闭环频率响应,从而达到理想的带宽与阻尼因数。 接口电路起开关电容器电路的作用,它以±5V双电源工作。给出了一个数值例子来说明这一理论。     

电容式微加速度计模拟前端接口电路设计

基于连续时问的全差分电容结构,设计了一款电容式微加速度计模拟前端接口电路。该电路采用了斩波稳定技术,减小了运算放大器的直流偏差和闪烁噪声,同时,引入了一种周期复位的方法来稳定电压电容转换器输入端口求和节点的直流偏置,并实现了灵敏度可调的功能。该设计在TSMC0．35Hm工艺下流片,面积为3．4mm2。测试结果表明,在5V供电电压下,电路非线性度小于O．7％,功耗约9．4mW。     

叉指式微硅加速度计的参数化设计

详细阐述了微硅加速度计的原理，根据材料力学以及结构动力学原理，分析了叉指式驱动／检测结构的动力学模型，推导了等效质量、等效阻尼、等效刚度等关键参数模型，分析了灵敏度、横向干扰等和结构参数的关系，为微硅加速度计的优化设计与改进提供了理论指导，实现了最优化设计和仿真。     

叉指式微硅加速度计的参数化设计

详细阐述了微硅加速度计的原理,根据材料力学以及结构动力学原理,分析了叉指式驱动/检测结构的动力学模型,推导了等效质量、等效阻尼、等效刚度等关键参数模型,分析了灵敏度、横向干扰等和结构参数的关系,为微硅加速度计的优化设计与改进提供了理论指导,实现了最优化设计和仿真.     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度,设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构;用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系,并以此对结构参数进行了优化设计.理论计算表明,所设计的加速度计灵敏度约为56 Hz/g;由有限元仿真分析也得出了相似的结论.     

叉指式微硅加速度计的参数化设计

详细阐述了微硅加速度计的原理 ,根据材料力学以及结构动力学原理 ,分析了叉指式驱动 /检测结构的动力学模型 ,推导了等效质量、等效阻尼、等效刚度等关键参数模型 ,分析了灵敏度、横向干扰等和结构参数的关系 ,为微硅加速度计的优化设计与改进提供了理论指导 ,实现了最优化设计和仿真     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度，设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构；用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系，并以此对结构参数进行了优化设计。理论计算表明，所设计的加速度计灵敏度约为56Hz/g；由有限元仿真分析也得出了相似的结论。     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度,设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构;用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系,并以此对结构参数进行了优化设计。理论计算表明,所设计的加速度计灵敏度约为56Hz/g;由有限元仿真分析也得出了相似的结论。     

硅基双轴谐振式微机械加速度计的设计与仿真

分析了谐振式微机械加速度计的工作机理,提出了一种新颖的硅基双轴谐振式微机械加速度计的结构形式。该结构采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好。用MATLAB软件分析了结构参数对性能指标的影响,用ISIGHT软件优化出结构参数,用ANSYS仿真软件对结构进行了静态分析和模态分析,验证了提出结构的设计思想和优化参数的可行性,设计了可实现的工艺流程。     

差动电容式加速度计测量电路设计及调试

介绍了用于差动电容式加速度计的脉宽调制电路原理 ,针对该方案设计信号调理电路 ,并提出了降低杂散信号的规则。实际使用验证该电路具有较高的灵敏度和抗干扰能力     

红外微弱信号的放大与调理电路设计

从热电堆红外探测器的检测电路设计入手,讨论了微弱信号的放大和调理方法,分析了热电堆探测器输出信号的时频域特性和噪声,给出了各环节的实现电路并进行了仿真,分析了以前置放大器为主的模拟信号链的噪声,并提出了噪声匹配的新方法,最终实现了微弱信号的测量。测试结果表明,本电路在噪声抑制和失调补偿方面达到了理想的效果,最小可检测到3.5μV的微弱直流信号变化,在红外光谱探测以及微弱直流信号检测中可以有较广泛的应用。     

基于 V／F转换器 AD7742的加速度计信号采集电路设计

针对捷联惯导系统对加速度计输出信号需要高精度采集的特点,介绍了采用V/F转换电路对加速度计信号进行采集的优势,并简单介绍了利用FPGA的EDK技术设计内核的过程。由于加速度计输出为模拟电流信号,利用ADC进行采集转换过程容易受温度漂移、参考电压的波动等影响;而I/F电路采集技术虽然精度高但却很难掌握。在这种情况下选用V/F电路对加速度计进行采集处理具有很大优势。介绍了V/F电路硬件设计过程,包括利用V/F转换器AD7742、精密仪表放大器INA118等元器件的使用描述,并利用FPGA对输出频率信号进行采集验证,最后通过试验验证设计的正确性。     

一种单片集成压力传感器信号调理电路的设计

针对单片集成压力传感器输出幅度较小、温度漂移会引起压力精度变化等难题,提出了一种新型的信号调理电路。该电路通过两个差分放大电路和四个D/A转换器来解决单片集成压力传感器的小输出和温度漂移问题。仿真结果表明,在5 V电源电压下,在0 ℃～85 ℃温度范围内,信号调理电路的最大误差可以减少到满量程输出的1.8 %。     

一种LVDT信号调理电路的研究

介绍了一种LVDT信号调理电路的工作原理及其线路设计。该电路是单片式线性位移差分变压器（LVDT）信号调理电路,与LVDT配合,能够高精确性和高再现性地将LVDT的机械位移转换成单极性或双极性的直流电压。该电路内部设计有一个驱动LVDT的低失真正弦波振荡器,电路外围线路简单,使用方便。     

声表面波微压力传感器的信号调理电路设计

声表面波传感器因其独特的设计原理,具有体积小,无源无线,精度高等特点,在物理和生物领域应用广泛。针对声表面波输出频率信号采集复杂的问题,该文设计了一类信号调理电路,通过谐振选频电路稳定输出信号,并通过滤波、放大、整形将输出信号转变为方波信号,最终得到易于采集处理的频率信号。通过Multisim仿真证明,该电路有良好的信号调理能力,易集成。这为声表面波微压力传感器的信号采集和处理奠定了基础。     

PVDF触滑觉传感器结构及其调理电路设计

应用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为敏感材料,通过结构设计增加PVDF薄膜传感器的微振动信号响应,制作了新型触滑觉传感器。采用CA3140作为电荷放大器对PVDF压电薄膜传感器的电荷变化进行放大,再通过电压放大、工频陷波及低通滤波处理,调理分辨出直观的触觉信号和滑觉信号。测试结果通过示波器观察可明显分辨出触觉信号和滑觉信号。     

Si微电容式加速度计动态参数的提取

介绍了一种电容式微Si加速度计的基本结构以及静电激振法用于电容加速度计动态参数测试的基本原理。提出了在开环条件下,采用静电激振法对该类型电容加速度计动态参数测试的电路方案。通过分析获得了扫频特性曲线和阶跃响应曲线,得到了传感器的固有频率、阻尼比。试验结果表明,采用静电激振法得到的结果与传感器设计值比较接近。可以认为,开发的动态参数测试系统是快速且有效的。     

脉搏信号调理电路的设计

脉搏作为人体重要的生理及病理参数之一,其信号具有重要的研究价值。针对其信号微弱、频率低且易受干扰的特点,文中首先提出了信号调理电路设计的要求,然后有针对性地选择元器件并设计硬件电路,最后对所设计的硬件电路进行实际测试。结果表明该调理电路具有输出波形稳定、噪声小和共模抑制比高的特点,提高了脉搏信号采集的精度。     

单片集成MEMS电容式压力传感器接口电路设计

介绍了一种单片集成电容式压力传感器接口电路，该电路基于电容一频率转化原理，并通过差频消除了温度变化和工艺波动对电路性能的影响。使用Pspice对接口电路的误差特性进行了分析，并依据仿真结果确定了电路的相关参数。最后给出电路的测试结果，测试结果与仿真结果一致，在80～110kPa量程内，接口电路的分辨率为3．77Hz／hPa。