传感器与微系统
傳感器與微繫統
전감기여미계통
TRANSDUCER AND MICROSYSTEM TECHNOLOGY
2014年
12期
120-123
,共4页
杜松杰%苑伟政%陈方%常洪龙
杜鬆傑%苑偉政%陳方%常洪龍
두송걸%원위정%진방%상홍룡
微机械加速度计%Sigma-Delta modulator(∑-△M)%闭环控制%高频段噪声
微機械加速度計%Sigma-Delta modulator(∑-△M)%閉環控製%高頻段譟聲
미궤계가속도계%Sigma-Delta modulator(∑-△M)%폐배공제%고빈단조성
MEMS accelerometer%Sigma-Delta modulator(∑-△M)%closed-loop control%noise in high frequency
为了进一步抑制加速度计信号带宽范围内的噪声,提出并设计了一种基于∑-△M的五阶多反馈谐振式(MFLR)微机械加速度计闭环控制系统,该系统通过增加额外的内部负反馈对量化噪声进行再一次整形.微机械加速度计结构为一种全差分式结构,在结构层厚度为60 μm、基底层厚度为400μm的SOI硅片上,经过光刻、溅射、深度反应离子刻蚀等工艺步骤加工而成.整个闭环控制系统的Matlab/Simulink模型首先被建立,然后采用“单位圆分析法”进行系统参数的设定,系统仿真显示:当输入幅值1gn、频率128Hz的加速度信号时,加速度计的噪声为-136.2 dB,与传统五阶MF结构的∑-△M闭环控制系统相比,在0 ～500 Hz信号带宽范围内的噪声降低了7.9dB.最后整个系统在四层PCB电路板上进行了功能性验证和测试.
為瞭進一步抑製加速度計信號帶寬範圍內的譟聲,提齣併設計瞭一種基于∑-△M的五階多反饋諧振式(MFLR)微機械加速度計閉環控製繫統,該繫統通過增加額外的內部負反饋對量化譟聲進行再一次整形.微機械加速度計結構為一種全差分式結構,在結構層厚度為60 μm、基底層厚度為400μm的SOI硅片上,經過光刻、濺射、深度反應離子刻蝕等工藝步驟加工而成.整箇閉環控製繫統的Matlab/Simulink模型首先被建立,然後採用“單位圓分析法”進行繫統參數的設定,繫統倣真顯示:噹輸入幅值1gn、頻率128Hz的加速度信號時,加速度計的譟聲為-136.2 dB,與傳統五階MF結構的∑-△M閉環控製繫統相比,在0 ～500 Hz信號帶寬範圍內的譟聲降低瞭7.9dB.最後整箇繫統在四層PCB電路闆上進行瞭功能性驗證和測試.
위료진일보억제가속도계신호대관범위내적조성,제출병설계료일충기우∑-△M적오계다반궤해진식(MFLR)미궤계가속도계폐배공제계통,해계통통과증가액외적내부부반궤대양화조성진행재일차정형.미궤계가속도계결구위일충전차분식결구,재결구층후도위60 μm、기저층후도위400μm적SOI규편상,경과광각、천사、심도반응리자각식등공예보취가공이성.정개폐배공제계통적Matlab/Simulink모형수선피건립,연후채용“단위원분석법”진행계통삼수적설정,계통방진현시:당수입폭치1gn、빈솔128Hz적가속도신호시,가속도계적조성위-136.2 dB,여전통오계MF결구적∑-△M폐배공제계통상비,재0 ～500 Hz신호대관범위내적조성강저료7.9dB.최후정개계통재사층PCB전로판상진행료공능성험증화측시.
