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目前,微机械加速度计是应用最广泛的MEMS集成传感器之一,具有非常广阔的军用及民用市场前景,现已广泛应用于物联网、运动监控、惯性导航、消费电子、石油探测、航空航天等领域。但是相较于西方国家,无论是微加速度计相关技术研究还是产品商业化都比较落后,在关键技术及制造工艺上还存在着一系列问题亟待解决。特别是随着物联网发展及应用多元化,设计实现低压低功耗量程范围可调的MEMS微加速度计接口电路芯片不仅具有很重要的研究意义,而且还有广泛的市场应用效益。本文设计是基于微机械加速度计的工程应用目的,首先介绍了MEMS加速度传感器的相关研究背景及应用,然后就传统的MEMS加速度计接口电路芯片架构中机械传感电容、电荷电压转换器及Sigma Delta Modulators三个主要电路模块的原理进行了分析推导,并分析了电路中存在的噪声及失调等一些非理想因素。基于以上介绍和分析,根据设计指标要求,采用全差分开关电容式开环电路结构来设计并实现该款低压低功耗加速度计接口检测电路芯片,其不仅可以降低芯片系统功耗,而且有助于减小偶次谐波失真,抑制共模干扰及时钟馈通效应;用Verilog-A对机械传感电容部分进行行为级建模仿真,以便后续和接口电路进行联合仿真。在具体电路设计方面,采用低压低功耗的前置放大器设计、相关双采样技术(CDS)及下底板采样技术降低失调、1/f噪声及寄生电容的影响从而提高分辨率;全差分电荷电压转化器电路中用3bits数字信号D0D1D2控制的电容补偿阵列来实现可变增益,进而可以根据不同的测量范围及精度用户可选择不同增益档位;在共模控制电路中设计2bits数字信号S1S2控制的电容补偿阵列,可以在一定程度上弥补由于工艺误差造成的机械电容值偏差;最后通过Sigma Delta Modulators实现数字输出。该芯片采用Dongbu HiTek 0.18um 1.8V工艺,在Cadence软件中完成电路具体设计,并用Spectre仿真验证。仿真结果表明,在1.8V电源电压情况下,加速度计芯片整体功耗370uA,用户动态可选测量范围±20fF/±40fF/±240fF,信号带宽为2KHz,传感器的增益波动小于5%。