微机械加速度计用高灵敏差分电容检测电路设计

"高灵敏度差分电容检测电路的研究 (2004年)，作者：王俊杰,罗裴，来源：《武汉理工大学学报》第26卷第9期，2004年9月" 这篇论文主要探讨了一种高灵敏度的差分电容检测电路的设计与应用，特别针对基于微机械工艺（MEMS）制造的加速度计。在MEMS技术中，加速度计通常利用差动结构电容的变化来感知加速度的方向和大小。因此，设计一个能有效检测微小电容变化的电路显得尤为重要。 该电路的频率响应范围覆盖了直流(DC)到30kHz，这使得它能够适应各种动态测量场景。电路设计中考虑到了对寄生电阻和电容的免疫力，这意味着电路性能不会受到这些非理想因素的显著影响。这种电路不仅能够检测单边电容变化，还能够进行差动电容变化的检测，显示了其广泛的适用性。通过使用分离的电路元件，实现电路变得更加简单。 论文指出，当标称电容为10pF时，电容检测的分辨率达到了3aF/Hz，这是一个极低的噪声水平。当此电路与量程为1g的电容加速度计连接时，输出灵敏度为4.5V/g。这意味着对于加速度的检测，分辨率可以达到7×10^-6g/Hz，这是一个非常高的精度级别，非常适合用于需要精确加速度测量的应用，如地震监测、车辆动态分析或精密设备的运动控制等。 论文的关键字包括电容加速度计、差分测量和差分电容-电压转换器，表明研究的核心在于开发一种能够将电容变化转化为电压信号的高效转换器，且该转换器在差分模式下工作，以提高测量精度和稳定性。 总结来说，这篇论文揭示了一个专为MEMS加速度计设计的高灵敏度差分电容检测电路，该电路具有宽频响应、低噪声和高分辨率的特点，对于提升微小电容变化的检测能力和加速度测量的精度有着重要的贡献。这一成果对于微电子机械系统领域的发展以及相关应用的创新具有深远的影响。