改進的電容式微加速度計中電路噪聲模型

劉云濤，王穎，邵雷

(哈爾濱工程大學信息與通信工程學院，黑龍江哈爾濱150001)

加速度計是一種可以將加速度物理信號轉化成能夠測量的電信號的儀器，具有μg水平的高精度加速度計被廣泛應用于導航、制導、空間微重力測量以及自動化工業中[1].隨著微機電系統(MEMS)技術的發展，以及硅微加速度計的商業和軍事價值的提高，電容式微加速度計成為微機電系統領域和微傳感器領域內研究熱點.

電容式微加速度計是由機械的敏感結構和電學的接口電路構成.由于在敏感結構與接口電路之間存在大量寄生電容的敏感結構所輸出非常微弱的信號，對傳感器設計提出了巨大的挑戰，因此噪聲特性成為高性能微加速度計系統設計的關鍵所在.隨著敏感結構加工工藝的改進，電路的噪聲性能已經成為影響系統精度的重要因素[2].

噪聲模型是加速度傳感器設計的基礎，精確的噪聲模型可以準確預測系統性能，并對電路優化提供巨大的幫助.1999年加州大學伯克利分校的M.Lemkin等[3]分析了電容式微加速度計中的電路噪聲源，并建立了電路噪聲模型.但該模型中忽略了開關電容電路中開關熱噪聲的影響，且沒有分析相關雙采樣電路對輸出噪聲的影響.2006年密歇根大學的H.Kulah等[4]建立電容式微加速度計中的各電路噪聲源模型，但在該分析中忽略了各噪聲源間的相互影響.本文將針對現有電路噪聲研究中的不足，詳細分析各種電路噪聲源，并……