随着物联网发展的日益繁荣,组成其部分的重要器件传感器迎来了广泛研究,特别是加速度计传感器,广泛应用于汽车电子、消费电子和航空航天等领域。针对其应用范围越来越广泛,对其进行高性能的MEMS电容式加速度计读出电路成为国内外研究热点。通过对国内外加速度计的调查研究,本文采用SMIC（中芯国际）0.18μm CMOS工艺,研究和设计了一款高分辨率、宽电容适用范围的MESM电容式加速度计读出电路,该芯片包括电容读出核心模块(包括环形二极管/（1转换电路和仪表放大器（INA））、低通滤波器、反相电路、PI反馈电路等子模块。为了实现对电容的高精度检测,本文采用基于环形二极管解调的新型微电容检测系统,通过对电容读出电路进行噪声分析和器件优化,从而降低芯片整体噪声来提高检测精度。其中,高频载波信号将200Hz～2k Hz的待检测电容信号调制于高频1MHz处,之后经过解调放大,再利用低通滤波器将高频载波信号和噪声滤除。此外采用反相电路将信号转换为差分信号,输出到后边的模数转换器,满足整体芯片的驱动能力。同时采用PI反馈闭环结构以提高电容检测线性度和精度。最后用缓冲器和电流镜等电路给系统提供偏置电压和偏置电流,保证芯片的稳定性。从仿真结果可以看出,加速度计读出电路可以对静态电容范围为5～10p F、动态电容为1～4 p F的频率为200～2KHz的电容信号读出为等比例电压信号。在200～2 k Hz的频率范围内,芯片等效输入噪声可低至659 n V/√Hz,可实现5 a F的电容分辨率要求。因此本芯片设计具有高分辨率、宽电容检测范围的优点,具有巨大的用用场景。