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接口ASIC芯片对闭环加速度计稳定性的影响分析

作　者: 王闯
导　师: 刘晓为
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 闭环微加速度计稳定性非理想模拟单元谐波失真
分类号: TH824.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文在分析了闭环微加速度计基本工作原理和闭环动态特性的基础上,对闭环微加速度计的非理想模拟单元、结构阻尼、时序电路以及谐波失真对系统稳定性的影响进行了分析,并给出一些改进方法。闭环微加速度计的非理想单元主要包括力矩电压、前置放大器和非理想开关。文章首先给出力矩电压在频率和幅度两种情况下对系统输出结果的影响,得出其与灵敏度之间的关系。其次讨论了前置放大器中失调电压、转换速率以及带宽对系统性能的影响,分别分析三种独立情况,并给出减小失调的响应方法。最后讨论了模拟开关的非理想因素,通过Hspice给出合适的开关尺寸。加速计的结构阻尼主要指压膜阻尼,文中分析了其与极板间距离变化、温度及刻度因子之间的关系。从理论上推导了时序电路中环形振荡器由于噪声影响带来的系统不稳定的原因,并给出表达式。系统谐波失真主要指二次谐波和三次谐波失真。分别分析了开环模式和闭环模式系统谐波失真,得出二次谐波要远大于三次谐波,主要消除的方法是利用电容补偿阵列原理减小非对称电容,经过测试可知电容偏差为0.02和0.2时,二次谐波的实测值分别为0.009%和0.042%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第1章绪论  7-16
  1.1 国内外研究状况  7-14
    1.1.1 国外发展状况  9-13
    1.1.2 国内发展状况  13-14
  1.2 研究目的和意义  14-15
  1.3 研究内容  15-16
第2章闭环微加速度计工作原理  16-26
  2.1 微结构工作原理  16-18
  2.2 加速度计电学模型的建立  18-19
  2.3 差动电容检测原理  19-21
  2.4 闭环加速度计  21-25
    2.4.1 静电力反馈工作原理  21-22
    2.4.2 闭环加速度计工作原理  22-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章非理想模拟单元的稳定性分析  26-37
  3.1 力矩电压稳定性分析  26-28
  3.2 放大器失调对系统稳定性影响  28-34
    3.2.1 放大器失调电压对稳定性影响  28-30
    3.2.2 放大器转换速率对系统稳定性的影响  30-32
    3.2.3 放大器带宽对系统稳定性的影响  32-34
  3.3 模拟开关尺寸选取等因素带来的系统失调  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章系统稳定性分析  37-47
  4.1 结构阻尼变化对系统稳定性影响  37-39
  4.2 时序电路中环形振荡器稳定性分析  39-41
  4.3 系统谐波失真分析  41-45
    4.3.1 加速度传感器开环模式谐波失真分析  41-42
    4.3.2 电容式振动传感器静电力闭环谐波失真分析  42-45
  4.4 本章小结  45-47
结论  47-48
参考文献  48-52
攻读学位期间发表的学术论文  52-54
致谢  54

接口ASIC芯片对闭环加速度计稳定性的影响分析

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