低功耗闭环加速度计接口ASIC设计

摘要

电容式微机械加速度计是近年来在市场上取得巨大成功的加速度计，在消费市场和军工国防领域都有着广泛的应用。许多公司和研究机构都在致力于高精度或大量程的加速度计的研制，这其中低功耗和数字化是加速度计研究的两个重要方向。本文就是在分析了闭环加速度计检测电路原理和低功耗电路设计的基础上，利用上华0.5μm DPDM±5V工艺模型参数完成了电容式闭环加速度计低功耗接口电路设计。
　　本文首先分析了电容式闭环加速度计检测电路的原理，给出了低功耗的检测电路架构。又分析了适于接口电路的模拟集成电路低功耗设计方法，包括动态范围和速度、失配等对模拟电路功耗的限制，针对反相放大器和源级跟随器做了具体的分析，给出了动态范围和功耗之间的关系公式。开关电容电路是检测电路的重要组成部分，本文特别针对这种电路进行了功耗需求分析，给出了功耗对于电路速度和动态范围的公式。其他对功耗的制约因素，例如电流失配和版图对功耗的影响等也做了分析。本文还进一步引入了开关运放技术使得电路的功耗进一步降低。
　　在基于上述理论分析的基础上，本课题完成了各电路模块的低功耗设计，仿真得整体电路功耗只有18.03mW，相对于原电路的仿真功耗30.60mW得到了大幅的改善。加速度计的量程为±3g，灵敏度为0.63V/g，实现了课题预期的各项设计目标，为微加速度计检测电路的芯片设计做出了一定的贡献，同时也为其他类似电路的集成化设计打下了基础。

目录

低功耗闭环加速度计接口ASIC设计

DESIGN ON LOW-POWER CLOSED-LOOP ACCELEROMETER INTERFACE ASIC

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1课题背景及来源

1.2微机械加速度计的发展现状

1.3 研究的目的及意义

1.4 研究内容

第2章 闭环加速度计检测电路功耗分析

2.1 引言

2.2 闭环加速度计的工作原理

2.3 闭环加速度计检测电路系统

2.4 电路系统功耗优化分析

2.5 本章小结

第3章 适于接口电路的低功耗设计方法

3.1 引言

3.2 低功耗放大器的设计方法

3.3 开关运放技术的引入以降低功耗

3.3 版图设计对噪声、速度和功耗的影响

3.4 本章小结

第4章 闭环加速度计低功耗接口电路实现

4.1 引言

4.2 前置放大器性能分析及低功耗设计

4.3 缓冲放大器性能分析及低功耗设计

4.4 S/H电路性能分析及低功耗设计

4.5 积分器性能分析及设计

4.6 驱动电路性能分析及设计

4.7 整体电路仿真分析

4.8 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢