杂散电容对交流法微电容测量电路噪声特性影响的分析

对电容成像交流法微电容测量电路由杂散电容导致的测量噪声进行了研究.利用运算放大器的噪声模型,对运算放大器输入电压噪声、输人电流噪声以及周边电阻元件的热噪声通过杂散电容作用于交流法微电容测量电路输出的影响进行了理论分析,给出了测量电路输出中噪声峰峰值的理论计算公式并进行了实验验证.理论分析及实验结果表明:交流法微电容测量电路前级运算放大器输入电压噪声通过测量端与地之间的杂散电容形成的噪声是该微电容测量电路输出噪声的主要来源.最后给出了电容成像系统前级运算放大器选型的指导原则.     

一种电容薄膜真空计检测电路的设计

针对电容薄膜真空计的电容检测精度要求高以及非线性的问题,文中设计了一种基于二极管桥的检测电路。该电路检测电容薄膜真空计的测量电容与参考电容的差值,能有效抑制共模噪声的干扰,并采用负反馈的方法对非线性进行补偿。仿真表明负反馈的方法能够有效降低真空计的非线性,在仿真数据上非线性度从7.27%降低到0.662%。实际测试结果表明该电路能准确地检测电容,电路灵敏度为1.85 V/pF,非线性度为0.4%,电路稳定性较好。     

电容式微机械惯性传感器信号检测技术研究

针对具有差分电容接口的微机械惯性传感器提出了一种基于电荷放大器和相关检测技术的接口电路方案.采用电荷放大器作为电容-电压转换电路,来去除传感器本身以及传输导线引起的寄生电容的干扰.利用PSPICE模拟了桥路的不对称性对电路输出的影响,经过比较采用单载波差分电桥结构以进一步增大电容检测的灵敏度.采用相关检测技术进行解调,通过解调电路对前置输出电压和载波信号进行相关运算从而消除电路的宽频噪声;给出了包括布线、接地、去耦等电路工艺的设计原则.采用一组标定电容作为传感器的模型进行了实验,实验电路灵敏度可以达到195V/pF,最小分辨率为1fF.采用该方案能够满足对普通精度的电容式微机械惯性传感器信号的检测.     

电容检测型微机械陀螺的信号检测电路

微弱输出信号的检测技术是微机械陀螺研制中的关键技术之一.提出了一种适用于电容检测型微机械陀螺的信号检测电路并分析了其对噪声的抑制能力.此电路用积分电路检测微小电容变化量,并进一步采用开关相敏解调电路对信号全波检测,能检测到aF量级的电容变化,可以实现陀螺0.05(°)/s的分辨率.     

微小容差检测系统中基准源的设计与应用

为进一步提高fF级微小容差数据采集系统精度，满足10^-4～1 Hz测量频带内μV级电路噪声测试需求，采用平均值电路形式的AD780基准源电路，替代原有采集系统中模数转换芯片AD7712的内部电压基准。仿真分析AD780基准源的频域噪声满足指标要求，实测对比AD780与AD7712内部电压基准的时域、频域噪声，以及2种基准源下系统的采集精度与频域本底噪声。实测结果表明：在AD780提供外部电压基准的条件下，指标频点处噪声分辨率为■，对比内部基准条件下提高了3.34倍。该设计进一步提高了系统检测精度，为分析测试微小容差检测电路的低频噪声特性及提高电容传感分辨率提供了必要条件。     

考虑边缘和寄生电容的微加速度计的非线性误差研究

为了使微加速度计满足线性度指标,准确计算微加速度计的非线性误差是非常必要的。在考虑边缘和寄生电容的前提下,提出了计算微加速度计的非线性误差的方法。首先根据表芯结构的电容分布特点建立了其等效电路模型,并推导了微加速度计的输出电压与检测电容和寄生电容之间的关系式,其中检测电容包含了边缘电容;其次,基于有限元法,分别提出了计算微加速度计的寄生电容和检测电容的方法;最后建立了微加速度计的输出电压与输入加速度之间的关系式,并基于三次多项式拟合,推导出微加速度计的非线性误差的计算公式。通过对比分析非线性误差的理论计算结果与实验测量结果,提出的方法的正确性得到了验证。     

微电容超声传感器的设计与测试

针对现有微电容超声传感器(CMUT)寄生电容大的问题,采用绝缘技术将振动薄膜与上电极金属完全隔离的方法,避免了掺杂效应的发生,从而减小了寄生电容。文中以电容变化率为主线,分别对微传感器和跨阻检测电路的电容变化率进行了计算和仿真,建立了传感器与电路检测的通道,并通过水下测试系统的搭建,对其进行实验验证。测试结果表明,实际输出电压的值为0.8 V,与理论计算值0.61 V相近,从而验证了CMUT的可用性及其测试系统的可行性。     

数控火焰切割机自动调高系统中微电容检测技术研究

分析了数控火焰切割机对自动调高系统的要求,设计了一种适合数控火焰切割机电容式自动调高系统的微电容检测电路,通过理论和实验结果的分析,所设计电路有很好的抑制杂散电容的能力和噪声抑制能力,检测精度高,很好的满足了要求。     

用于光离子化检测器的微弱电流检测电路设计

文中设计一种可用于光离子化检测器的微弱电流信号检测电路。分析了前置放大电路中反馈电阻和反馈电容的选择,对比了跨阻式和T型电阻反馈网络两种前置放大电路结构的输出端噪声大小,设计了能够消除输入端共模电压干扰,并可有效消除环境温差等外界干扰影响的差分输入前置放大电路。所设计微电流检测系统还包括二阶有源低通滤波器、次级电压放大电路及运放双极性供电电源电路。搭建了微电流发生电路测试所设计检测电路,输出电压与输入电流呈现良好的线性关系。将所设计微电流检测电路应用于光离子化检测平台,通入异丁烯气体进行测试,发现在异丁烯浓度为0～178.5 ppm范围内,输出电压与气体浓度间成良好的线性关系,拟合优度为0.983。通过测试酒精和丙酮挥发物证明,该系统可以推广到用于其他挥发性有机物检测。     

基于嵌入式油品含水率检测系统的设计

文中设计了一种基于嵌入式的油品含水率检测系统。该系统硬件部分设计了电容-电压转换电路、温度测量电路、串口通信电路以及单片机最小系统电路等。通过设计的电容传感器来检测油中的含水量,把含水量的多少转换为电容传感器电容值的变化,最后根据相应关系计算出含水率。经实验研究表明,该系统含水率检测精度达到了0.01级,测量精度高、稳定性好。     

基于MS3110的差分电容检测方法研究及其电磁兼容性设计

介绍了电容检测芯片MS3110的内部结构与基本原理,设计了MS3110的参数设置电路与程序,并利用MS3110设计了莱插齿式电容微加速度计的信号检测电路,并对检测电路的电磁兼容性进行了专门设计,在转台上对该微加速度计的性能进行了测试,测试结果表明:该微加速度计的测量线性度为1.3%,刻度因子为0.185 V/g.     

基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计

随着差动式硅电容传感器广泛应用于各行各业中,对差动电容信号的检测至关重要.文中提出基于CAV424电容检测芯片作为前置检测单元,实现了电容压力传感器测量电路.该电路具有稳定性好,抗干扰性强,且通过非线性补偿有良好的线性.实验结果表明,实际电路与理论分析具有良好的一致性.     

光电二极管型CMOS 有源图像传感器读出电路设计验证

分析了传统的光电二极管型CMOS有源图像传感器读出电路的优缺点;系统阐述了读出电路的设计;并基于开关电容同相放大器,给出一种结构简单、可有效抑制固定模式噪声的列读出电路,电路只需一条支路;HSpice环境下验证了读出电路的设计,结果表明达到了设计要求。系统具有动态范围高、读出速度快的特点。同时分析了电容工艺精度的影响,从中得到如下结论：电容工艺精度越高,噪声的抑制效果越好。     

寄生电容对电容式加速度传感器输出电压的影响

电容检测是保证电容式加速度传感器正常工作的重要条件之一。传感器中敏感结构间的寄生电容会对电容检测产生影响。文中建立了传感器敏感结构的等效模型,分析了寄生电容对输出电压产生的影响。文中首先分析了电容式加速度传感器中检测电路的工作原理。其次,根据敏感结构的组成分析待测电容以及寄生电容的分布情况,以及寄生电容对电容检测结果的影响。最后,通过实验验证理论分析的结果。     

一种基于电压反馈运算放大器的微小电容检测电路

为了实现微小电容的精密测量设计了一种基于电压反馈运算放大器的检测电路。该电路主要由激励信号产生模块、电容检测模块、峰值检波模块和低通滤波模块4部分组成。首先,通过理论分析与模型仿真验证了检测原理的有效性和可行性;然后,通过对比研究完成了电路关键参数的优化。实验结果表明设计的电容检测系统能够准确地以99.8 mV/pF的满量程灵敏度将变化的电容值转换为相应的直流电压信号。     

谐振式MEMS生物传感器系统检测电路设计

文中提出了一种基于MEMS悬臂梁的生物检测系统。针对多通道MEMS悬臂梁阵列传感芯片响应迅速、灵敏度高、输出信号微弱等特点,设计了基于两级放大电路、锁相环及等精度计数的低噪声、高稳定性的信号处理与频率检测电路;构建了基于蠕动泵、气泵与MCU控制电路的微流体驱动控制系统,该系统具有体积小、精度高、功耗低等特点。测试结果表明,该生物检测系统对生物样品检测具有良好的准确性和重复性,开环测试误差小于±0.3 Hz,闭环误差小于±0.002 Hz,微流体控制精度最小可达0.247μL。     

厚膜电容微位移传感器的非线性误差分析

分析了用于PZT形变-力传感-位移量传递模式实时检测的厚膜电容位移传感器的非线性问题,对传感器弹性膜片产生挠性形变以及位移检测带来的非线性问题做了系统的分析并给出了在小挠度形变情况下电容计算公式.仿真结果表明:在电容极板间隙为50μm、膜片厚度为0.55 mm、工作半径为10 mm、膜片中心偏移量为5 μm的情况下,与普通极板电容计算公式相比,采用小挠度形变电容计算公式可使位移检测精度提高4.74%.     

一种适用于MEMS陀螺仪的高性能电容读出电路

针对音叉式体硅MEMS陀螺仪传感器,提出了一种新颖的电容读出电路结构,该结构对共模电压漂移不敏感,能消除电容不匹配引入的误差.相关双采样(CDS)技术有效降低了电路的低频噪声和电压失调的影响.采用了一种简化的微陀螺传感器仿真模型,用于读出电路与微传感器的联合仿真.读出电路在0.35 μm 2P4M标准CMOS工艺下设计流片,芯片面积为2.5 mm×2.5 mm,5 V电源电压,电路工作在500 kHz的时钟频率下,实现了1.5 aF/Hz1/2的电容分辨率和大于100 dB的动态范围.     

铯光泵磁力仪光电检测电路噪声特性研究

光电检测电路噪声性能是影响磁力仪灵敏度的重要因素。基于M_x型铯光泵磁力仪光电信号的特点,对磁力仪光电检测电路噪声来源进行分析,建立了基于跨阻放大电路的等效噪声模型,推导出电路信噪比及输出噪声频谱特性,并分析各噪声分量在总噪声中的比重;根据磁力仪拉莫尔信号频带范围,设计研制了具有低噪声性能的光电检测电路并应用于铯光泵磁力仪。测试结果表明,所提噪声模型理论分析和实验结果一致,基于跨阻放大的光电检测电路,其低频段噪声主要由等效电流噪声决定,随着频率升高,放大器等效电压噪声逐渐起主要作用。进一步的野外实验表明,基于光电检测电路所研制的光泵磁力仪噪声达0.6 pT/√Hz,与国外同类产品CS-VL水平相当。     

闭环电容式微加速度计全差分CMOS接口电路

提出了一种用于电容式微加速度计的低噪声、高线性度全差分接口电路.基于开关电容检测技术,该电路采用一种新的双路反馈结构来提高系统线性度,并采用2 μm n阱CMOS工艺完成芯片设计.仿真结果证明,电路中采用的双路反馈和全差分检测结构使系统的线性度达到0.01%.加入经过优化设计的比例-微分-积分控制器后,有效减小了系统稳...