低噪声、低功耗微电容读出ASIC设计

针对差分电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计,设计了一种低噪声、低功耗微电容读出专用集成电路(ASIC)。电路采用开关电容结构,使用相关双采样(CDS)技术降低电容-电压(C-V)转化电路的低频噪声和偏移电压。通过优化MEMS表头噪声匹配、互补金属氧化物半导体(CMOS)开关和低噪声运算放大器来降低频带内的混叠热噪声。采用电源开关模块和门控时钟技术来降低电路功耗,同时集成自检测电路和温度传感器。采用混合CMOS工艺进行流片加工,测试结果表明,优化后ASIC的电容分辨率为槡1.203 aF/Hz,系统分辨率为0.168 mg(量程2 g),芯片功耗约为2 mW。同时,该ASIC还具有很好的上电特性和稳定性。     

改性粉煤灰催化合成苹果酯的研究

以过硫酸铵改性工业废渣粉煤灰为催化剂,对乙酰乙酸乙酯和乙二醇合成苹果酯的催化工艺进行了系统研究。讨论了反应时间、酯醇比、催化剂用量和带水剂用量对酯化率的影响。最佳反应条件为：n（乙酰乙酸乙酯）：n（乙二醇）：1：1．8,催化剂用量为乙酰乙酸乙酯质量的1．5％,带水剂用量为15mL,反应时间3h。在优化条件下反应,苹果酯产率达到95．9％,选择性98．0％以上。实验表明,改性粉煤灰是合成苹果酯的优良催化剂,与其他酸催化剂相比,它还具有活性高、用量少且可重复使用等优点。     

新型大角度低损耗Y分支在集成光器件中的应用

介绍了一种新型低损耗大角度Y分支器的基本原理,并把这种新型结构应用于1×4光分路器和M-Z调制器中,然后利用FDBPM方法进行了仿真,结果表明1×4光分路器在长度大大减小的同时,实现了只有0.32 dB的低损耗;当分支角度等于14.3°时,M-Z调制器实现了干涉相消。与普通结构的器件相比,应用新型低损耗大角度Y分支器的光分路器和M-Z调制器具有损耗低、尺寸小等优点。     

MEMS陀螺仪高阶带通ΣΔ闭环检测系统设计北大核心

为了解决MEMS陀螺仪开环检测带宽窄、量程低、线性度差等问题,设计了机电结合带通ΣΔ闭环检测系统。首先设计4阶带通纯电学ΣΔ调制器,结合MEMS陀螺的机械结构,提出机电结合闭环检测系统结构及参数获取方法。该环路采用脉冲密度反馈方式,考虑输入热噪声、正交误差等非理想因素,建立闭环检测系统的非理想模型。仿真结果表明：对比开环检测,该闭环反馈力平衡了哥氏力,抑制了哥氏振动,陀螺的响应位移降低了4个数量级,响应速度提升了0.6 s;当陀螺量程为300°/s、带宽200 Hz时,信噪比（SNR）达到了113.2 dB。基于现场可编程门阵列（FPGA）开发了MEMS陀螺测控系统电路并进行实际测试,结果表明闭环检测标度因数非线性、测量范围和带宽分别提高了4倍、1.5倍和1.5倍,系统性能得到了有效提升。     

MEMS惯性传感器现状与发展趋势

自上世纪90年代以来,针对MEMS惯性器件的研究越来越多,MEMS惯性传感器开始得到广泛的商业应用。本文对部分MEMS惯性传感器国内外的新近研究成果进行了分类与归纳,分别对MEMS加速度计、MEMS陀螺仪和微惯性测量组合以及惯性微系统进行了研究与分析。对MEMS惯性传感器发展趋势进行了初步推断,认为未来MEMS惯性传感器的发展主要有四个方向:高精度,以满足日益精细化、智能化的应用需求;微型化,以实现便携、分布式应用要求;高集成度,以完成多种功能高密度组合;适应性强,以适应复杂应用环境,拓宽应用范围。     

基于MEMS的多模态电磁式能量采集器设计与仿真

提出了一种磁铁层和线圈层均能振动的电磁能量采集器方法,设计了磁铁、线圈、支撑层组成的“三明治”结构,并用COMSOL软件对其进行了模态、静态和谐响应仿真,结果表明:设计的结构可实现400 Hz以下6个振动模态,5个方向振动能量的采集,为进一步工艺生产奠定了基础.     

应用于MEMS惯性器件的高精度Σ-△调制器

为了实现微电子机械系统(MEMS)惯性器件的高精度数字化输出,设计了一款单环5阶Σ-△调制器.利用Matlab在系统级完成了Σ-△调制器的结构设计,确定调制器为带有零点优化的级联积分器前馈(CIFF)结构,并在Simulink中完成了调制器非理想模型的建立.在电路设计时,调制器整体采用全差分的开关电容电路来实现.为了降低整体调制器的噪声,在第1级积分器中加入了斩波稳定模块,并采用了具有低回踢噪声的动态比较器作为一位量化器.本设计在0.18 μm BCD工艺下实现,工作电压为5V、采样频率为500 kHz、过采样率为128时,调制器的功耗约为4.25 mW,有效位数为19.06 bit.     

微热对流角速度传感器抗冲击性能分析

微热对流角速度传感器是一种新型的惯性传感器件,由于采用流体代替传统的固体质量块作为敏感载体,因而具有极其独特的性能,特别是高抗冲击性。采用ANSYS有限元分析软件,对微热对流角速度传感器的加热丝支撑层和检测丝支撑层进行动静态变形和应力计算,得出应力最大点,微加热丝支撑层的应力最大点在固支位置附近,检测丝支撑层的应力最大点在固支位置附近和内拐角处。在z方向有一定加速度载荷作用下,加热丝支撑层的最大应力比检测丝支撑层的最大应力大,更容易破坏。理论计算得到微热对流角速度传感器样品可抗冲击200000gn,经过抗冲击实验验证,微热对流角速度传感器样品在21200gn的冲击下仍完好无损,有极好的抗冲击性能。     

微机械电子隧穿陀螺仪研究初步研究􀀁

本文提出了根据微机械振动陀螺仪与电子隧道传感器相结合的设想,介绍了该型陀螺仪的工作原理,推导了陀螺仪的运动方程,从理论上阐述了该设想的可行性,仿真结果表明,该陀螺仪较电容检测陀螺仪,其灵敏度可以得到很大提高。     

应用于频率合成器的宽分频比CMOS可编程分频器设计

提出一种应用于射频频率合成器的宽分频比可编程分频器设计。该分频器采用脉冲吞吐结构,可编程计数器和吞脉冲计数器都采用改进的CMOS源极耦合（SCL）逻辑结构的模拟电路实现,相对于采用数字电路实现降低了电路的噪声和减少了版图面积。同时,对可编程分频器中的检测和置数逻辑做了改进,提高分频器的工作频率及稳定性。最后,采用TSMC的0.13μm CMOS工艺,利用Cadence Spectre工具进行仿真,在4.5 GHz频率下,该分频器可实现200515的分频比,整个功耗不超过19 mW,版图面积为106μm×187μm。