导读:本文包含了电容式微机械加速度计论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:加速度计,电容,微机,系统,电容式,机械,电路。
电容式微机械加速度计论文文献综述
陈雅雅[1]（2018）在《用于高精度电容式微机械加速度计的低通∑△数模转换器研究与实现》一文中研究指出微机械加速度计具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高及易于批量生产等一系列的优点,目前已被广泛应用于航空航天、定位导航、汽车电子、工业控制等领域。其中,电容式微机械加速度片上系统将敏感质量块、固定电极和检测电路在单片上集成构成SoC,进一步压缩了体积、节约了成本、减小了对系统影响较大的寄生电容,而且重复性好、分辨率高、噪声低、温漂系数小、功耗低、结构较为简单,是目前广泛研究的一种微机械加速度计。在高精度电容式微机械加速度计SoC中,为了降低1/f噪声和输出电压失调等干扰,提高电容式微机械加速度计的精度,需要将400 Hz的低频加速度信号调制到DAC产生的高精度中频正弦载波上(100KHz～200KHz)。∑△DAC利用过采样技术和噪声整形技术,无需精密的电阻、电容等元件即可实现高分辨率,是在CMOS工艺下实现高精度数模转换的最佳途径。但传统的低通∑△ DAC集中于音频应用,带宽只有20 KHz,不能满足高精度加速度计应用需求,而且市面上也购买不到此类规格的带通DAC。在此背景下,本课题选择自行设计满足以上应用需求的∑△DAC芯片。相比较而言,200 KHz带宽的低通∑△DAC比100KHz～200KHz的带通∑△DAC电路架构简单、芯片面积小、易于实现。因此本课题采用了低通∑△DAC方案并获得了设计和流片的成功,达到了系统的各项指标要求。论文的主要工作分为两部分:1.论文针对高精度电容式微机械加速度计对输入正弦载波信号频率和性能的要求,在SMIC 0.18μm 1P6M Mixed-signal CMOS工艺下设计并实现了 200 KHz带宽的低通∑△DAC,核心面积2.6 mm2。实测结果表明:在200 KHz带宽范围内,SNDR不低于74dB,最高可达到78dB,动态范围为83dB。在1.8V/3.3V电源电压下(模拟电路与I/O为3.3 V,数字电路为1.8 V),带buffer(根据实际应用需要)的功耗为40.3mW,不带buffer(公平对比其它参考文献)的功耗为27 mW。通过与其它已发表且具有测试结果的相近带宽的低通∑△DAC研究文献对比,本设计的FOM为152 dB,处于平均水平(135 dB)之上。2.为了进一步降低该∑△DAC的功耗和信号带内热噪声,本课题对第一版设计进行了优化,优化后的仿真结果表明:在200 KHz带宽内第二版的SNDR仿真结果比第一版仿真结果提高了 4dB,FOM提升了 5dB。在1.8V/3.3V电源电压下,带buffer的功耗为26.3 mW,不带buffer的功耗为23.4 mW,相比第一版分别降低了 34.7%和13.3%。核心面积减小了 23%,降为2 mm2。论文的创新点包括:1.提出了一种用于∑△ DAC的新型带高通dither技术的∑△调制器,在抑制了谐波杂散的同时,降低了信号带内的噪声,经过公式推导和理论计算以及仿真验证得到:该技术相比传统dither技术的∑△调制器,SNDR提高了 6dB。2.虽然有关于高速电流舵DAC建模的研究和用于ADC的开关电容∑△调制器建模的研究,但是还没有查到关于建立开关电容∑△DAC完整模型的研究。本论文通过公式推导和理论计算,建立了低通开关电容∑△DAC的完整系统级模型,这对今后从事类似芯片电路设计的人员具有指导意义。3.在完成了第二版∑△DAC的设计之后,基于目前低压微功耗的设计趋势,为了降低传统运放的功耗,本论文提出了一种低压微功耗、同时实现高增益和宽输出电压摆幅的增益自举C类反相器,该C类反相器可以代替传统运放,实现信号的放大。相比传统的增益自举C类反相器,在功耗和负载一样的情况下,提出的结构直流增益可以提高37.3%,输出电压摆幅可以提高21.7%。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-06-01）
郑盼盼[2]（2016）在《电容式微机械加速度计“叁明治”结构封装技术研究》一文中研究指出随着MEMS传感器件越来越广泛的应用,MEMS器件的封装技术也越来越受到关注。封装技术的应用受各种因素的限制,比如材料、温度、强度、气密性、封装器件或芯片的结构以及成本等。本文针对电容式MEMS加速度计“叁明治”结构的封装进行研究,根据加速度计结构的特殊需求提出封装需求,完成封装工艺摸索,实现对MEMS加速度计的封装。首先,根据MEMS加速度计弹簧-振子结构的特点进行了原理介绍,并结合Ansoft Maxwell仿真进行封装需求分析,提出了平移<100μm、旋转<1mrad、电容极板之间的间距为20±5μm的目标,并确定了封装间距是影响检测灵敏度的关键因素之一。针对此加速度的特点和工艺兼容性方面的分析确定了弹簧-振子结构与玻璃下盖之间的封装采用玻璃浆料键合的方式,与玻璃上盖的封装采用焊料键合的方式。其次,针对提出的封装目标,就要进行实验摸索来实现。MEMS加速度计采用自下而上的封装,通过实验验证,确定玻璃下盖和玻璃上盖的加工工艺,弹簧-振子结构与玻璃下盖键合的条件为375℃@30min,与玻璃上盖的键合条件为280℃@15min。另外,本文重点对封装对准精度和电容极板之间的间距进行了控制,为了实现旋转和平移精度,设计了的简易对准夹具;为了达到电容目标间距通过塞尺片和一定的压力来控制,并实现了封装对准精度的需求。最后,对键合强度进行了拉伸测试实验,实验结果表明焊料键合的强度达到了6MPa,并且气密性亦能满足要求。对加速度计的标定实验表明,通过工艺及电路的改进,并把电容极板之间的间距从约90μm下降到约20μm后,阵列电容极板的灵敏度从0.5V/g提高到了120V/g,而间距减小约贡献了20倍,这个结果也说明了通过对加速度计表头封装的控制可以使表头高灵敏度的功能更好的得以实现。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
李丹[3]（2015）在《高精度电容式微机械加速度计零点偏置与温度特性的研究》一文中研究指出微机电系统是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术。硅微加速度传感器作为微机械器件中的一个重要分支,具有响应快、灵敏度高、精度高、小型化、应用性广、能耗低等优点,目前已受到国内外广泛关注。零点偏置是衡量微加速度计动态特性的重要指标,其受到电容检测电路和敏感元件结构两部分的影响。温度是影响微加速度计的主要环境因素,降低系统温漂有利于提高微加速度计的检测精度和稳定性,扩大微加速度计的应用范围。本论文以零点偏置和温漂为出发点对电容式微机械加速度计进行研究。利用静电力的作用来减小系统的零偏,优化了系统的其他性能。同时设计了基于MEMS寄生电阻的温度补偿方案,降低了系统的温漂。本论文的主要创新性工作及成果包括以下叁个方面：(1)对调制型电容式微机械加速度计系统中的主要零偏来源进行了分析,其中主要包括检测电路的不对称性、解调方法以及敏感元件的初始电容差等。(2)设计了基于静电力的初始电容补偿方案,以减小敏感元件的初始电容差。测试结果表明,经过静电力补偿之后,系统的零偏稳定性由0.2617mg降低到了0.2333mg,零偏温度灵敏度从0.4175mg/℃减小到0.3094mg/℃,零偏重复性由2.7197mg减小到了1.8727mg。(3)设计了一种基于MEMS寄生电阻的温度补偿方案,该方案不需要额外的补偿电路,减小了电路的面积。测试结果表明,基于静电力补偿的加速度计系统在经过温度补偿之后,系统的零偏稳定性由0.2333mg降低到了0.1423mg,零偏温度灵敏度从0.3094mg/℃减小到0.1202mg/℃。(本文来源于《浙江大学》期刊2015-03-07）
许乐[4]（2010）在《高精度电容式微机械加速度计系统的研究与设计》一文中研究指出微机械加速度计作为一种用来测量加速度的重要的惯性器件,可以应用于倾斜角、惯性力、冲击及振动等惯性参数的测量,在汽车、消费电子、惯性制导等方面有着广泛的应用前景。电容检测式微机械加速度计因为其具有较高的灵敏度、线性度和稳定性,所以在各种检测形式的加速度计中备受关注。本文针对变面积电容式微机械加速度计,设计了高精度、小量程的单路载波调制型检测电路,同时也简要分析了加速度计表头部分的参数设计对系统分辨率等性能的影响。这些研究内容为高精度、小量程的电容式微机械加速度计表头以及外围信号检测电路的合理设计、参数选择和优化提供了理论依据,对其今后的实用化具有一定的参考意义。本论文的研究工作主要包括以下内容:(1)针对高精度、小量程的电容式微机械加速度计,确定了信号检测电路方案。通过对系统噪声性能仿真结果的比较,发现系统的分辨率主要受到信号检测电路的噪声性能限制。若要提高系统的分辨率,则要提高载波的幅度、提高加速度计表头的电容灵敏度以及选择低噪声的运放芯片,并且尽量将系统的增益配置在电路的前级模块中,这些对优化整个系统的分辨率指标具有重要的意义;(2)针对高精度、小量程的电容式微机械加速度计,设计了单路载波调制型的数模混合式信号检测电路,主要由模拟检测电路和数字检测电路两个部分组成,并使用A/D、D/A转换芯片实现模拟系统与数字系统的接口,给出了各个模块详细的设计思路与具体实现方式,并针对高精度的要求提出了抗干扰措施;(3)参考加速度计性能指标测试规范对现有的加速度计系统性能进行了测试。测试表明,目前的开环加速度计系统在-1g～+1g范围内的数字输出灵敏度大约为3.234×10~6quants/g,非线性度为713ppm,零偏为119mg,室温下(冬季室温约12度)一小时内的零漂约为0.64mg,系统的分辨率为1.016μg/√Hz,达到了较高的精度。另外,对模拟电路的温度特性进行了简单的测试,结果表明,系统零偏的温度系数约为4.5mg/℃,在25℃恒温的条件下,系统在一小时内的零漂约为0.187mg,可见整个系统的零漂性能在恒温条件下可以进一步得到改善。(本文来源于《浙江大学》期刊2010-01-01）
林伟俊[5]（2010）在《电容式微机械加速度传感器检测电路研究》一文中研究指出加速度传感器是一种重要的惯性传感器,它被广泛地运用在惯性导航、消费电子、汽车电子和地质勘探等各个领域。硅微机械加速度计作为一种可以测量加速度的传感器,可分为压电式、隧道式、压阻式和电容式等。其中电容式微机械加速度传感器具有分辨率高、动态范围大、温度特性好等优点,从而得到了广泛的应用。电容式微机械加速度系统由加速度敏感元件和电容检测电路组成,因此电容检测电路的性能直接影响了电容式微机械加速度系统的整体性能,提高电容检测电路的性能是电容式微机械加速度系统设计中一个十分重要的部分。本文针对变面积电容式微机械加速度计,设计了单路载波调制型检测电路,并对其工作原理进行了分析,对电路的温度特性进行了分析和测量,最后对MEMS叁轴加速度计的检测电路进行了小型化和工程化工作。本论文主要工作如下:(1)设计了单路载波调制型电容检测电路,包括载波发生模块,带通滤波模块,电荷放大模块,仪表放大模块,移相模块,同步解调模块,低通滤波模块,分析了各个模块的工作原理和限制因素。(2)针对单载波调制型检测电路,分析了各个模块的参数变化和PCB板的寄生效应等因素对检测电路的影响对系统的影响;同时重点分析了温度变化对系统的影响;针对实验室以前的单轴加速度计的检测电路受温度的影响而容易发生漂移的缺点,从降低系统功耗和改善系统热设计两个方面入手,设计了叁轴加速度计的检测电路。(3)参考加速度计相关测试标准,制定了加速度计性能测试方案,建立了测试平台。根据该方案,对加速度计系统性能进行了全面的测试。测量结果表明:加速度计的标度因数为115.43mV/g,一小时之内的零偏稳定性为2.254*10~(-4)g,启动时间约为1500s,阈值约为0.12mg,分辨率约为0.1mg,-1g～+1g的线性度为99.999%,带宽约为140Hz。(本文来源于《浙江大学》期刊2010-01-01）
胡雪梅,马林,郭素娜,马瑛[6]（2009）在《偏置电压对电容式微机械加速度计的影响研究》一文中研究指出分析了偏置电压对系统的影响,重点研究不同偏置电压设置对电容加速度计的影响,得到一系列变化曲线。最后指出偏置电压极性为正-负设置时,加速度计承受冲击的能力最强。(本文来源于《武汉理工大学学报》期刊2009年15期）
周晓奇[7]（2008）在《电容式微机械加速度计处理电路研究》一文中研究指出加速度传感器也称加速度计(Accelerometer)是用来测量加速度的惯性传感器件,可以应用于倾斜角、惯性力、冲击及振动等惯性参数的测量。微机械加速度计在惯性制导、医疗、消费类电子产品中有很广泛的应用。电容检测式微机械加速度计因为其高灵敏度和稳定性在各种检测形式的加速度计中备受关注。而电容检测电路的性能又直接影响加速度系统输出性能,因此提高电容检测电路的性能是加速度计系统设计中非常重要的部分。本文针对电容检测式加速度计设计了模拟和数字两种不同形式的检测电路。分别对两种加速度计系统的工作原理进行了分析,同时分析了影响系统性能的因素。这些研究对利用数字式速度传感器设计有理论指导的作用,并且为加速度计系统的实用化提供了有价值的参考本论文主要包括以下部分:1)针对电容式微机械加速度计,设计了单载波调制型检测电路。本文分析了每个模块的电路结构和工作原理,并结合理论分析确定电路的各个参数,同时分析了载波信号,相位控制精度,寄生效应等因素对检测电路的影响。文中还分析了加速度计的温度特性,同时提出了基于DSP的温度补偿方案。2)针对电容式微机械加速度计,设计了数字式检测电路。包括载波信号产生模块,同步解调模块,低通滤波模块和相位控制模块。分析了CORDIC算法的原理以及在FPGA中的实现,针对数字系统的解调算法对系统的各个参数进行优化,并对优化前后的系统性能进行了比较,提出了自动参考信号相位控制的方案并在系统中实现,同时对系统各个模块利用Matlab进行了仿真分析。3)参考加速度计相关测试标准,制定了数字和模拟加速度计性能测试方案,建立了测试平台。根据该方案,分别对模拟和数字式加速度计系统性能进行了测试。所测试模拟加速度计的标度因数为278mV/g,非线性度＜1223ppm,叁小时之内的零偏稳定性为5.5×10~(-4)g(1σ)。数字式加速度计的标度因数为2.37×10~7quants/g,非线性度＜694ppm,3小时输出稳定性为1.5×10~(-4)g(1σ)。同时还对模拟加速度计的温度和频率特性进行了测试。根据测试结果,数字式加速度计系统各项性能都高于模拟式加速度计。(本文来源于《浙江大学》期刊2008-06-01）
陈延斌[8]（2008）在《变面积电容式微机械加速度传感器检测电路的研究》一文中研究指出微机械加速度传感器作为一类重要的惯性器件,在各个领域都有着广泛的应用。使用传感器需要检测电路作为辅助,因此设计好的检测电路显得越来越重要。本论文的主要任务就是根据传感器敏感模块输出信号的特点和要求,设计并制作针对变面积电容式微机械加速度传感器的检测电路。论文首先介绍了常见加速度传感器的工作原理,重点介绍了变面积电容式加速度传感器的工作原理,分析了传感器输出信号的特点,为设计检测电路提供理论依据。接着分析了常见的电容检测电路,重点介绍了单载波双路积分调制型和双载波单路积分调制型检测电路的原理,最终选择了单载波双路积分调制型检测电路。然后设计了检测电路的各功能模块:载波发生器、C-V转换级、高通滤波器、带通滤波器、相敏解调电路、低通滤波器、A/D转换和显示模块、及程序的编写等。在制作PCB板之前先用EDA软件Orcad进行仿真,以验证设计的正确性,最后制作了PCB板,调试完成后测量了检测电路灵敏度、分辨率、非线性度、零漂、带宽等性能指标,实验结果表明,电路具有很好的灵敏度和很好的抑制噪声能力。(本文来源于《吉林大学》期刊2008-05-15）
郑旭东,曹学成,郑阳明,罗斯建,王跃林[9]（2008）在《一种电容式微机械加速度计的设计》一文中研究指出介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计。该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度。对加速度计进行了结构设计和分析。给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决深反应离子刻蚀过程中的过刻蚀现象的方法。初步测试结果表明,该加速度计的灵敏度比较理想,谐振频率与理论计算相吻合。(本文来源于《传感技术学报》期刊2008年02期）
李元元[10]（2007）在《变面积差分电容式微机械加速度传感器的建模仿真》一文中研究指出在深入分析各种电容式微加速度传感器的工作原理的基础上,本论文决定以变面积差分电容式结构作为设计和分析对象。根据支撑梁结构和数量的不同,提出双折迭梁和四折迭梁两种设计方案。接着利用材料力学相关知识为理论计算提出合理性假设和简化,然后推导了质量块在加速度下的位移量Δl、电容变化ΔC和弹簧有效刚度的公式,分别得到了它们与微结构各项参数的关系,并对折迭弹簧梁进行了失效分析,讨论了折迭梁有效工作范围。进一步分析并研究了微结构所依赖的各项结构性能指标,同时提出了理论优化方案。最后利用有限元分析软件ANSYS分别对双折迭梁和四折迭梁结构进行实体建模仿真。并单独对折迭梁进行了结构静力分析,讨论了它的抗过载情况。另外,通过改变折迭梁和质量块的厚度,弹簧的横向宽度等各项结构尺寸分析了这两种结构各阶的模态振型以及在加速度下质量块位移和折迭梁的应力分布。经过模拟分析,在尽可能保证各项性能指标最优化的前提下决定选用四梁结构。进一步优化其参数尺寸,并对该四梁结构进行了谐响应分析,得到工作频率和最大位移的线性关系。(本文来源于《吉林大学》期刊2007-05-05）
电容式微机械加速度计论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着MEMS传感器件越来越广泛的应用,MEMS器件的封装技术也越来越受到关注。封装技术的应用受各种因素的限制,比如材料、温度、强度、气密性、封装器件或芯片的结构以及成本等。本文针对电容式MEMS加速度计“叁明治”结构的封装进行研究,根据加速度计结构的特殊需求提出封装需求,完成封装工艺摸索,实现对MEMS加速度计的封装。首先,根据MEMS加速度计弹簧-振子结构的特点进行了原理介绍,并结合Ansoft Maxwell仿真进行封装需求分析,提出了平移<100μm、旋转<1mrad、电容极板之间的间距为20±5μm的目标,并确定了封装间距是影响检测灵敏度的关键因素之一。针对此加速度的特点和工艺兼容性方面的分析确定了弹簧-振子结构与玻璃下盖之间的封装采用玻璃浆料键合的方式,与玻璃上盖的封装采用焊料键合的方式。其次,针对提出的封装目标,就要进行实验摸索来实现。MEMS加速度计采用自下而上的封装,通过实验验证,确定玻璃下盖和玻璃上盖的加工工艺,弹簧-振子结构与玻璃下盖键合的条件为375℃@30min,与玻璃上盖的键合条件为280℃@15min。另外,本文重点对封装对准精度和电容极板之间的间距进行了控制,为了实现旋转和平移精度,设计了的简易对准夹具;为了达到电容目标间距通过塞尺片和一定的压力来控制,并实现了封装对准精度的需求。最后,对键合强度进行了拉伸测试实验,实验结果表明焊料键合的强度达到了6MPa,并且气密性亦能满足要求。对加速度计的标定实验表明,通过工艺及电路的改进,并把电容极板之间的间距从约90μm下降到约20μm后,阵列电容极板的灵敏度从0.5V/g提高到了120V/g,而间距减小约贡献了20倍,这个结果也说明了通过对加速度计表头封装的控制可以使表头高灵敏度的功能更好的得以实现。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
电容式微机械加速度计论文参考文献
[1].陈雅雅.用于高精度电容式微机械加速度计的低通∑△数模转换器研究与实现[D].浙江大学.2018
[2].郑盼盼.电容式微机械加速度计“叁明治”结构封装技术研究[D].华中科技大学.2016
[3].李丹.高精度电容式微机械加速度计零点偏置与温度特性的研究[D].浙江大学.2015
[4].许乐.高精度电容式微机械加速度计系统的研究与设计[D].浙江大学.2010
[5].林伟俊.电容式微机械加速度传感器检测电路研究[D].浙江大学.2010
[6].胡雪梅,马林,郭素娜,马瑛.偏置电压对电容式微机械加速度计的影响研究[J].武汉理工大学学报.2009
[7].周晓奇.电容式微机械加速度计处理电路研究[D].浙江大学.2008
[8].陈延斌.变面积电容式微机械加速度传感器检测电路的研究[D].吉林大学.2008
[9].郑旭东,曹学成,郑阳明,罗斯建,王跃林.一种电容式微机械加速度计的设计[J].传感技术学报.2008
[10].李元元.变面积差分电容式微机械加速度传感器的建模仿真[D].吉林大学.2007
论文知识图
