微谐振传感器具有体积小、重量轻、稳定性好、准数字信号输出等特点,使其在精确测量领域有明显的优势。采用分立器件设计微谐振传感器的闭环自激与检测系统,不仅电路复杂、所需要的器件数量多,检测电路往往很容易受到寄生电阻、电容和噪声的影响而难以实现快速、高精度、低成本测量。研制微谐振器闭环自激与检测专用集成电路是提高微谐振传感器测量精度、降低传感器成本、推进微谐振式传感器产业化的内在要求和必然趋势。本文基于分立器件实现的微谐振式传感器闭环自激与检测电路,提出了微谐振式传感器闭环自激与检测电路的集成电路实现结构,针对该结构中的信号处理电路中的Gm-C滤波器和正交信号发生器,以及电荷泵锁相环的振荡器三个关键的电路单元及实现进行理论分析,并利用Cadence软件基于SMIC 0.13μm CMOS工艺对设计的电路进行仿真验证。主要内容包括:(1)Gm-C滤波器利用设计的跨导可调节的跨导运算放大器(OTA)与电容采用双二阶级联法实现四阶Butterworth低通滤波器,实现的截止频率(-3d B)为74.5k Hz。(2)正交信号发生器通过对选通信号的控制实现了精确调节输出信号的相位变换,使产生的四路输出信号的相位精确达到互差90°,同时实现了二分频功能。(3)振荡器采用五级环形压控振荡器的结构,仿真结果表明在控制电压为405m V~475mV的输出信号的频率调谐范围为49.21MHz~84.11MHz,中心频率值为66.69MHz,且中心频率点的相位噪声为-113dBc/Hz@1MHz。