【摘 要】
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为了完成电容式微加速度计测量电路的设计，本文对电容式梳齿微加速度计进行了系统级的集总电路建模和仿真。虽然商业化MEMS CAD软件CoventorWare和Intellisuite都有系统级仿真
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为了完成电容式微加速度计测量电路的设计，本文对电容式梳齿微加速度计进行了系统级的集总电路建模和仿真。虽然商业化MEMS CAD软件CoventorWare和Intellisuite都有系统级仿真模块，使用非常便利，但仿真时电路部分只能使用一些简单化的理想模型代替(简单的运放、乘法器等)，对电路设计者来说远远不够。针对该问题，本文在Pspice上，采用ABM器件描述非线性的机电耦合行为，对静电换能器进行了非线性大信号集总电路建模。在此基础上，本文完成了一个电容式梳齿微加速度计的系统级时域仿真。
微机械加速度计尺寸微小，在加速度作用下质量块移动而产生的电容变化量接近fF(10<-15>F)量级或更小，因此微小信号测量电路的设计非常关键。由于在本项目中，要求微电容检测电路不但要有宽的测量范围，还要具有小于fF的测量精度。由于使用分立元件搭建电路难以达到这样的要求，因此本文选择了24bit数字输出的电容读取芯片AD7745。
首先，本文搭建了基于AD7745的微电容测量评估板。用一个微陶瓷可调电容(3到6pf左右)代替加速度计表头，该评估板实现了微可变电容的测量。
然后在此基础上，本文对电路板进行了优化，以降低噪声，提高分辨率。采取的具体措施包括：为D/A的参考电压输入添加了参考电压ADR392芯片；增加了电池供电方式，分开了模拟电源/地和数字电源/地，提供了0Ω可选电阻焊盘，以实现供电方式和接地方式的选择；为模拟电源部分和AD7745的串行通讯接口提供了可选滤波网；注意了信号走线和器件布局等。优化后的电路板分辨率较评估板有所提高，满足了加速度计测量电路的设计要求。当采样频率为90.9Hz时，AD7745数据的实际有效位数为14.5bit，对应分辨率0.37fF。
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