專(zhuān)利名稱(chēng)：Σ-δ閉環(huán)加速度計(jì)接口電路中的低噪聲前置補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適用于MEMS慣性器件領(lǐng)域，涉及一種2-A閉環(huán)加速度計(jì)接口電路。
背景技術(shù)：
MEMS是在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，利用微電子的硅微細(xì)加工技術(shù)制作微型機(jī)械結(jié)構(gòu)，并結(jié)合集成電路實(shí)現(xiàn)各種微型器件的一種技術(shù)。在MEMS慣性器件領(lǐng)域，將MEMS工藝和IC工藝相結(jié)合，綜合二者的優(yōu)勢(shì)，電容式微加速度計(jì)就是典型的MEMS慣性器件。由于其體積小、功耗低以及便于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車(chē)工業(yè)。并且微加速度計(jì)能達(dá)到相當(dāng)高的精度與穩(wěn)定性，在軍事裝備以及航空航天領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。目前的前置補(bǔ)償電路開(kāi)關(guān)較多，增加了工作時(shí)的開(kāi)關(guān)噪聲，開(kāi)關(guān)在關(guān)斷狀態(tài)與導(dǎo)通狀態(tài)之間切換時(shí)，由于非理想因素的存在，會(huì)出現(xiàn)溝道電荷注入與時(shí)鐘饋通現(xiàn)象，降低信號(hào)采樣的精度，而且電路對(duì)輸入信號(hào)有衰減，需要在后級(jí)加入比例放大電路，增大了系統(tǒng)的功耗與芯片面積，另其電路沒(méi)有噪聲消除部分，系統(tǒng)的信噪比會(huì)相應(yīng)降低。采用2-A技術(shù)的微加速度計(jì)，基于過(guò)采樣技術(shù)和噪聲整形技術(shù)，大大降低了系統(tǒng)噪聲，改善了系統(tǒng)的信噪比，實(shí)現(xiàn)了高精度，并且能夠提供數(shù)字信號(hào)輸出，無(wú)需加入額外的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，降低了功耗與電路復(fù)雜度，因而應(yīng)用前景十分廣闊。目前，為了進(jìn)一步提高S-A微機(jī)械加速度計(jì)的精度，機(jī)械結(jié)構(gòu)使用特殊結(jié)構(gòu)，并采用真空封裝，大大降低了表頭的機(jī)械噪聲。在接口電路中，多采用高階系統(tǒng)與補(bǔ)償電路相結(jié)合，提升噪聲整形能力，以提高系統(tǒng)信噪比，但隨之而來(lái)的系統(tǒng)功耗增加與穩(wěn)定性問(wèn)題也是一個(gè)挑戰(zhàn)。斬波穩(wěn)定技術(shù)是將低頻的噪聲和失調(diào)電壓利用一個(gè)高頻交流調(diào)制信號(hào)調(diào)制到高頻后再進(jìn)行濾波。不僅可以消除放大器因失調(diào)電 壓造成的非線(xiàn)性，且能有效地抑制器件噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決目前在2-A加速度計(jì)接口電路中，由于采用高階系統(tǒng)設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的穩(wěn)定性變差，以及傳統(tǒng)前置補(bǔ)償電路后級(jí)按比例放大部分的運(yùn)算放大器低頻工作時(shí)相對(duì)較高的閃爍噪聲與電壓失調(diào)的問(wèn)題，提供了一種S-A閉環(huán)加速度計(jì)接口電路中的低噪聲前置補(bǔ)償電路。本發(fā)明由開(kāi)關(guān)Slln、開(kāi)關(guān)S12n、開(kāi)關(guān)S13n、開(kāi)關(guān)S21n、開(kāi)關(guān)S22n、開(kāi)關(guān)S23n、開(kāi)關(guān)Slip、開(kāi)關(guān)S12p、開(kāi)關(guān)S13p、開(kāi)關(guān)S21p、開(kāi)關(guān)S22p、開(kāi)關(guān)S23p、開(kāi)關(guān)Sin、開(kāi)關(guān)S2n、開(kāi)關(guān)S3n、開(kāi)關(guān)Sip、開(kāi)關(guān)S2p開(kāi)關(guān)S3p、開(kāi)關(guān)SlncU開(kāi)關(guān)S2nd、開(kāi)關(guān)SlpcU開(kāi)關(guān)S2pd、電容Cln、電容C2n、電容C3n、電容Clp、電容C2p、電容C3p、運(yùn)算放大器OP組成；開(kāi)關(guān)Slln的一端與輸入信號(hào)Xinp相連；開(kāi)關(guān)Slln的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S21n的一端、電容C2n的一端、電容Cln的一端相連；開(kāi)關(guān)S21n的另一端接地；電容Cln的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S22n的一端、開(kāi)關(guān)S12n的一端相連；電容C2n的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S13n的一端、開(kāi)關(guān)S23n的一端相連；開(kāi)關(guān)S12n另一端接地；開(kāi)關(guān)S23n的另一端接地；開(kāi)關(guān)S22n的另一端、開(kāi)關(guān)S13n的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)Sln的一端、開(kāi)關(guān)S2p的一端、開(kāi)關(guān)S3n的一端、電容C3n的一端相連；開(kāi)關(guān)Sllp的一端與輸入信號(hào)Xinn相連；開(kāi)關(guān)Sllp的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S21p的一端、電容C2p的一端、電容Clp的一端相連；開(kāi)關(guān)S21p的另一端連接接地；電容Clp的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S22p的一端、開(kāi)關(guān)S12p的一端相連；電容C2p的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S13p的一端、開(kāi)關(guān)S23p的一端相連；開(kāi)關(guān)SI2p另一端接地；開(kāi)關(guān)S23p的另一端接地；開(kāi)關(guān)S22p的另一端、開(kāi)關(guān)S13p的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)Slp的一端、開(kāi)關(guān)S2n的一端、開(kāi)關(guān)S3p的一端、電容C3p的一端相連；開(kāi)關(guān)Sln的另一端、開(kāi)關(guān)S2n的另一端同時(shí)與運(yùn)算放大器的OP的反向輸入端相連；開(kāi)關(guān)Slp的另一端、開(kāi)關(guān)S2p的另一端同時(shí)與運(yùn)算放大器的OP的正向輸入端相連；運(yùn)算放大器的正向輸出端分別與開(kāi)關(guān)Slnd的一端、開(kāi)關(guān)S2pd的一端相連；運(yùn)算放大器的反向輸出端分別與開(kāi)關(guān)Slpd的一端、開(kāi)關(guān)S2nd的一端相連；開(kāi)關(guān)S3n的另一端、電容C3n的另一端、開(kāi)關(guān)Slnd的另一端、開(kāi)關(guān)S2nd的另一端同時(shí)相連為整個(gè)電路的輸出端Youtp ;開(kāi)關(guān)S3p的另一端、電容C3p的另一端、開(kāi)關(guān)Slpd的另一端、開(kāi)關(guān)(S2pd)的另一端同時(shí)相連為整個(gè)電路的輸出端Youtn ；相位補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)的離散域傳遞函數(shù)如式I所示
權(quán)利要求
1.S-A閉環(huán)加速度計(jì)接口電路中的低噪聲前置補(bǔ)償電路，其特征在于，它由開(kāi)關(guān)Slln、開(kāi)關(guān)S12n、開(kāi)關(guān)S13n、開(kāi)關(guān)S21n、開(kāi)關(guān)S22n、開(kāi)關(guān)S23n、開(kāi)關(guān)Slip、開(kāi)關(guān)S12p、開(kāi)關(guān)S13p、開(kāi)關(guān)S21p、開(kāi)關(guān)S22p、開(kāi)關(guān)S23p、開(kāi)關(guān)Sin、開(kāi)關(guān)S2n、開(kāi)關(guān)S3n、開(kāi)關(guān)Sip、開(kāi)關(guān)S2p開(kāi)關(guān)S3p、開(kāi)關(guān)SlncU開(kāi)關(guān)S2nd、開(kāi)關(guān)SlpcU開(kāi)關(guān)S2pd、電容Cln、電容C2n、電容C3n、電容Clp、電容C2p、電容C3p、運(yùn)算放大器OP組成；開(kāi)關(guān)Slln的一端與輸入信號(hào)Xinp相連；開(kāi)關(guān)Slln的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S21n的一端、電容C2n的一端、電容Cln的一端相連；開(kāi)關(guān)S21n的另一端接地；電容Cln的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S22n的一端、開(kāi)關(guān)S12n的一端相連；電容C2n的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S13n的一端、開(kāi)關(guān)S23n的一端相連；開(kāi)關(guān)S12n另一端接地；開(kāi)關(guān)S23n的另一端接地；開(kāi)關(guān)S22n的另一端、開(kāi)關(guān)S13n的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)Sln的一端、開(kāi)關(guān)S2p的一端、開(kāi)關(guān)S3n的一端、電容C3n的一端相連；開(kāi)關(guān)Sllp的一端與輸入信號(hào)Xinn相連；開(kāi)關(guān)Sllp的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S21p的一端、電容C2p的一端、電容Clp的一端相連；開(kāi)關(guān)S21p的另一端接地；電容Clp的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S22p的一端、開(kāi)關(guān)S12p的一端相連；電容C2p的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)S13p的一端、開(kāi)關(guān)S23p的一端相連；開(kāi)關(guān)S12p另一端接地；開(kāi)關(guān)S23p的另一端接地；開(kāi)關(guān)S22p的另一端、開(kāi)關(guān)S13p的另一端同時(shí)與開(kāi)關(guān)Slp的一端、開(kāi)關(guān)S2n的一端、開(kāi)關(guān)S3p的一端、電容C3p的一端相連；開(kāi)關(guān)Sln的另一端、開(kāi)關(guān)S2n的另一端同時(shí)與運(yùn)算放大器的OP的反向輸入端相連；開(kāi)關(guān)Slp的另一端、開(kāi)關(guān)S2p的另一端同時(shí)與運(yùn)算放大器的OP的正向輸入端相連；運(yùn)算放大器的正向輸出端分別與開(kāi)關(guān)Slnd的一端、開(kāi)關(guān)S2pd的一端相連；運(yùn)算放大器的反向輸出端分別與開(kāi)關(guān)Slpd的一端、開(kāi)關(guān)S2nd的一端相連；開(kāi)關(guān)S3n的另一端、電容C3n的另一端、開(kāi)關(guān)Slnd的另一端、開(kāi)關(guān)S2nd的另一端同時(shí)相連為整個(gè)電路的輸出端Youtp ;開(kāi)關(guān)S3p的另一端、電容C3p的另一端、開(kāi)關(guān)Slpd的另一端、開(kāi)關(guān)S2pd的另一端同時(shí)相連為整個(gè)電路的輸出端Youtn;相位補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)的離散域傳遞函數(shù)如式I所示: 式 I
全文摘要
Σ-Δ閉環(huán)加速度計(jì)接口電路中的低噪聲前置補(bǔ)償電路，它涉及一種Σ-Δ閉環(huán)加速度計(jì)接口電路，它解決了目前高階系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的穩(wěn)定性差，后級(jí)按比例放大部分的運(yùn)算放大器低頻工作時(shí)較高的閃爍噪聲與電壓失調(diào)的問(wèn)題。輸入信號(hào)Xinp通過(guò)開(kāi)關(guān)S11n、電容C1n、開(kāi)關(guān)S22n、開(kāi)關(guān)S1n、運(yùn)算放大器OP反向輸入端、運(yùn)算放大器OP的正向輸出端、開(kāi)關(guān)S1nd輸出信號(hào)Youtp，輸入信號(hào)Xinn通過(guò)開(kāi)關(guān)S11p、電容C1p、開(kāi)關(guān)S22p、開(kāi)關(guān)S1p、運(yùn)算放大器OP正向輸入端、運(yùn)算放大器OP的反向輸出端、開(kāi)關(guān)S1pd輸出信號(hào)Youtn。本發(fā)明可保證高階系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低放大器工作閃爍噪聲和失調(diào)電壓，提高系統(tǒng)信噪比及系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H03F1/32GK103248327SQ20131020324
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者劉曉為, 徐宏林, 周佳駿, 楊健, 劉亮, 尹亮, 付強(qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)