基于斩波稳定原理的压阻式微加速度计接口ASIC设计

摘要

微加速度计是用来测量物体相对惯性空间加速度的传感器，压阻式微加速度计以其体积小、重量轻、成本低、耐冲击、可批量生产等优点在军事、民用方面都有着巨大的应用潜力。但同时存在着零点偏移大，温度漂移高等缺点。因此，利用接口ASIC对加速度计进行补偿设计具有重要的意义。
　　本文分析了压阻式微加速度计及接口电路的工作原理，给出了可以自动清除零点偏移的接口电路结构原理。为了减小接口电路的噪声，分析了斩波稳定技术的原理，并与其他噪声减少技术进行对比。
　　本文在分析运算放大器噪声模型的基础上，设计了采用跨导与电容反馈技术的低噪声、低功耗多级运算放大器。并在传统的三运放仪表放大器基础上，利用斩波稳定技术设计了应用于微加速度计微弱信号检测的低噪声仪表放大器。由于压阻式微加速度计的传感器结构输出信号存在较大的零点偏移，需要进行零偏校正，本文设计了基于逐次逼近原理的自动清除零点偏移电路，利用比较器、计数器、D/A转换器结构有效的降低了前端传感器的零点偏移，增加了系统的动态范围。本文设计了过零比较器、双向可逆计数器、带有锁存器的R-2R阶梯型结构D/A转换器和数字时序电路。为了进一步降低整体电路的功耗，设计了启动控制逻辑电路用于在自动修正零偏后关闭用于零偏自动修正的电路模块。经Hspice和SpectreRF仿真，在电路增益为500倍的情况下，该电路的等效输入噪声为80.6(100Hz)，当输入零点偏移500mV时，输出零点偏移可达0.8mV，修正精度为5.89mV。达到了自动修正零点偏移的目的。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 微加速度计国内外综述

1.3 本课题的目的和意义

1.4 课题的主要内容

第2章 压阻式微加速度计及接口电路的工作原理

2.1 压阻式微加速度计的工作原理

2.2 压阻式微加速度计接口电路的工作原理

2.3 斩波稳定技术的原理与分析

2.4 本章小结

第3章 基于斩波技术的仪表放大器的分析与设计

3.1 引言

3.2 低噪声多级运放的设计

3.3 斩波稳定仪表放大器的设计

3.4 本章小结

第4章 零偏自动修正电路的分析与设计

4.1 引言

4.2 零偏自动修正电路的设计与分析

4.3 整体接口电路的仿真与分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

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《学位论文出版授权书》

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