CN102109556B - 一种mems器件动态微弱电容检测电路 - Google Patents

Abstract

一种MEMS器件动态微弱电容检测电路，主要应用于电容式MEMS器件中动态微弱电容的变化检测，包括驱动信号发生电路、C/V转换单元、一级采样保持单元、二级采样保持单元和信号处理单元。驱动信号发生电路自激振荡产生稳幅稳频的正弦波信号，为C/V转换单元提供检测激励信号。C/V转换单元将微弱电容变化量转换成电压量，并经过仪表放大器输出可供后续一级采样保持电路处理的正弦波信号。一级采样保持单元对输入的正弦波进行正峰值点检测，当检测到正峰值点时输出信号保持正峰值点电压并持续半个正弦波周期不变，后半个周期则跟随输入信号变化，其输出信号作为二级采样保持单元待检测信号。

Description

一种MEMS器件动态微弱电容检测电路

技术领域

本发明涉及一种MEMS器件动态微弱电容检测电路，属于MEMS器件中的微弱信号检测领域。 

背景技术

MEMS器件因其具有体积小、寿命长、能耗低、易于集成以及成本低廉等特点，在工业、信息、航空航天、国防等领域得到了广泛运用。 

根据检测方法的不同，MEMS器件可以分为压阻式、压电式、电容式、热电偶式、光纤式、电磁式等，其中，压阻式、压电式和电容式是目前的主流方向，而电容式MEMS器件因具有测量范围大、灵敏度高、动态响应快、稳定性好等突出优点，得到了广泛的应用，成为国内外各大公司和科研机构的研究重点。 

电容式MEMS器件体积小的特点决定了其敏感电容的电容值非常小，一般为pF量级，而由待测物理量引起的电容变化量则更加微小，一般为fF量级，甚至是aF量级。如此小的待测量决定了微弱电容检测电路的重要性，其性能对于电容式MEMS器件的性能具有重要的作用。 

目前，电容式MEMS器件使用较多的是直流充放电法和交流法。充放电法在施加方波激励时，交流放大输出的是窄脉冲，信号占空比很低，所以信噪比也很低；其次，放大脉冲信号需要较大的带宽，高次谐波两侧的噪声也将被相控整流器搬移到低频段，因而加大了低频噪声。交流法使用单一频率的正弦信号作为激励，信号平均值大，从而能够得到较高的输出信噪比；同时，所处理的信号是单一频率正弦信号，可以使用窄带带通放大器，减小放大器引入的噪声，进一步提高输出信号的信噪比。因而，交流法在实际的微弱电容检测电路中得到了更多的应用。 

利用交流法进行微弱电容检测时，通常是在输入正弦激励源的作用下，利用载波调制的方法将待测微弱电容的变化调制为正弦信号的峰值变化，再将调制后的正弦信号解调为直流信号输出。目前常用的调制方法主要有两种：(1)全波整流法。首先利用全波整流电路对正弦信号进行全波整流，再将输出信号通过低通滤波器得到直流信号；(2)相干检测法。利用移相电路对输入正弦激励信号进行移相处理，使其与调制后的正弦信号相位一致。将移相后的输入正弦激励信号与调制后的正弦信号输入至乘法器两端，再通过低通滤波器得到直流信 号。采用这两种方法时，微弱电容检测电路的原理和结构都比较复杂，容易引入相应的误差。 

常用的峰值检测方法通常采用峰值检测器，如郭占社、冯舟、郑德智等人的《一种MEMS器件微弱电容检测电路》(专利号200910083568.3)，其峰值检测采用二极管的正向导通反向截止特性进行峰值检测，其峰值由于二极管存在导通压降且个体存在较大差异使得输出存在一定的误差；放电单元采用一电阻放电，在充电和放电过程中均有放电现象，使得峰值保持不能高精度保持原有峰值点。另一种峰值检测方式采用频率差法，如北野麻世、鹫见秀司、森边刚的《电容差检测电路和微机电系统传感器》(专利号200510066344)，将电容值变化转换成频率的变化来进行检测待检测电容与参考电容之间的差值。该测量方法仅适应准静态方式测量，难以满足高频交变微弱电容测量。在现有微弱电容测试中，通常采用相关检测方式，采用模拟或者数字乘法器实现信号解调，由于现有乘法器性能难以达到设计的精度，在一定程度上制约着这种测量方法的测试精度的提高。 

根据上述说明，传统测试方法需要专门提供高精度昂贵信号发生器、复杂的信号处理电路，且不适应MEMS器件高频动态电容的精度测量。 

发明内容

本发明的技术解决问题：针对传统检测方法的不足，提出了一种新型的MEMS器件动态微弱电容检测电路，为谐振电容式MEMS器件部分性能低成本便携测试提供了解决方案，并解决了传统测量仪器不能高精度测试高频动态电容以及静态电容测量原理结构复杂等问题。 

本发明的技术解决方案：一种MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：包括驱动信号发生电路(1)、C/V转换单元(2)、一级采样保持单元(3)、二级采样保持单元(4)和信号处理单元(5)；C/V转换单元(2)包括C/V转换器(21)和仪表放大器(22)；一级采样保持单元(3)包括一级采样保持电路(31)、90°相移网络(32)和一级采样保持电压比较器(33)；二级采样保持单元(4)包括二级采样保持电路(41)、反相器(42)和二级采样保持电压比较器(43)；驱动信号发生电路(1)自激振荡产生幅度频率稳定的正弦波信号，为C/V转换单元(2)提供检测激励信号，输出信号接至C/V转换电路(21)的输入端；C/V转换电路(21)依据微分原理将微弱电容变化量转换成比例电压量，并经过仪表放大器(22)输出幅值与参考电容和待测电容值差成正比的正弦波信号，该正弦波信号输入至一级采样保持单元(3)的输入端；一级采样保持单元(3)将输入的正弦波一路输入一级采样保持电路(31)，另一路输入至90°移相网络(32)，90°移相网络(32)对于输入信号进行90°移相后输入至一级采样保持电压比较器(33)正输入端，当一级采样保持电路(31)输入信号达到正峰值点时，输入至一级采样保持电压比较器(33)的移相后信号过零点，此时一级采样保持电压比较器(33)过零点触发，为一级采样保持电路(31)提供采样保持触发 信号，一级采样保持电路(31)将其输入信号进行采样保持；同样，当一级采样保持电路(31)输入信号到达负峰值点时，一级采样保持电压比较器(33)过零点触发为一级采样保持电路(31)提供跟随触发信号，一级采样保持电路(31)此时跟随输入信号，一级采样保持电路(31)输出信号至二级采样保持电路(41)输入端；二级采样保持单元(4)中反相器(42)将90°移相网络(32)的输出信号再进行反相为二级采样保持电压比较器(43)提供电压比较信号，当一级采样输出信号处在保持阶段时，二级采样保持电路(41)对输入信号进行跟随，当一级采样输出信号处在跟随阶段时，二级采样保持电路(41)对输入信号进行采样保持，这样，二级采样保持单元(4)输出信号为准直流信号，其电压值与待测电容和参考电容值之差成正比，并输入至信号处理单元(5)输入端；信号输出单元(5)对信号进行低通滤波和平滑处理，输出与待测电容变化量成正比的直流信号。 

本发明的原理：一种MEMS器件动态微弱电容检测电路，是基于交流法设计得到的。驱动信号发生器基于运算放大器负输入端的电阻负反馈网络与正输入端的串并联RC网络的正反馈，产生幅度自动稳定频率由RC决定的后级载波信号。C/V转换单元利用微分电路的原理，在同一高频正弦激励源的作用下，其输出信号为峰值与待测微弱电容和补偿电容之差成比例的正弦信号。由于补偿电容与待测微弱电容的本体电容采用同种材料，其性能相同，采用仪表放大器差分结构，将外界环境对于待测电容的影响抵消，从而有效地降低了由元器件引入的噪声。一级采样保持电路将C/V转换单元输出正弦信号的正峰值采用低泄露、高保真的跨导运算放大器进行采样保持半个周期。移相单元将输入信号进行90°移相，输入高速电压比较器的输入端，在过零点触发，为采样保持单元提供保持跟随触发信号。二级采样保持电路在一级保持结束前进行采样保持其峰值信号，在下一次采样保持后进行跟随，这样就能进行保证峰值的直流输出和峰值过度的平稳性。当待检测电容为固定电容时，其输出为直流信号；当待检测电容为交变电容时，其输出为跟随电容变化的阶梯波组成的正弦波。信号处理单元对前一级输出信号进行低通滤波和输出信号的平滑处理。 

本发明与现有技术相比的优点： 

(1)本发明采用移相电路，对待检测信号进行90°移相后通过一级采样保持电压比较器检测其过峰值点时刻并触发一级采样保持电路开始进行采样保持，与频率无关，所以能够自适应载波信号频率变化，降低了测试系统对于信号源的性能要求，利用本发明中的驱动信号发生器即可代替高精度信号发生器。 

(2)本发明实现了利用由高速电压比较电路和跨导运算放大器组成的高速低失真采样保持电路，能够定位并且采样保持待检测信号正峰值点，每一个周期仅在正峰值点进行一次保持采样，从而突破了数字电路的采样定律的限制，避免了使用现在较难实现的高速高精度 AD采集系统，从而实现了数字电路难以实现的高速高精度采样。 

(3)本发明实现了静态电容和动态电容的兼容测量，通过C/V转换单元将低频电容变化转换成对应的高频电压信号，将电容变化加载到正弦载波信号，通过后续的信号解调，得出动态电容变化值，从而解决了现有仪器仪表只能测量静态电容的缺陷。 

附图说明

图1为本发明的结构框图； 

图2为本发明驱动信号发生电路原理图； 

图3为本发明C/V转换单元原理图； 

图4为本发明一级采样保持单元原理图； 

图5为本发明二级采样保持单元原理图； 

图6为本发明信号处理单元电路原理图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明由驱动信号发生电路1、C/V转换单元2、一级采样保持单元3、二级采样保持单元4和信号处理单元5组成；C/V转换单元2包括C/V转换器21和仪表放大器22；一级采样保持单元3包括一级采样保持电路31、90°相移网络32和一级采样保持电压比较器33；二级采样保持单元4包括二级采样保持电路41、反相器42和二级采样保持电压比较器43。 

驱动信号发生电路1自激振荡产生频率为200KHz，幅度为正负8V的正弦激励信号。该正弦激励信号加载到C/V转换电路21输入端，在正弦激励载波信号作用下，C/V转换电路21分别将参考电容和待测电容信号转换成电压信号并经过仪表放大器22进行减法运算和比例放大。在实际检测前，调节参考电容值使仪表放大器22输出为0V，抵消待测电容的本体电容，既仪表放大器输出只与待测电容的变化量相关且成正比例关系。经仪表放大器22后的信号输入至一级采样保持电路31的输入端。一级采样保持电路31将仪表放大器22输出正弦信号峰值点进行采样并保持半个周期。90°移相网络32与一级采样保持电压比较器33组成采样保持触发信号，为一级采样保持电路31提供采样保持跟随触发信号。在实际检测中，并不严格要求采样保持信号为峰值点，采用对待检测信号进行固定相移，能够保持电压始终与峰值点电压为常数比例关系。二级采样保持电路41将一级采样保持电路输出峰值信号进行采样保持，反相器42将90°移相网络32输出信号在进行反相后，再输入至二级采样保持电压比较器43产生二级采样保持电路41的采样保持跟随信号，此信号与一级采样保持电压比较器33产生的采样保持跟随信号逻辑相反，从而实现了对一级采样保持电路31输出信号的保持电压进一步保持和跟随，实现了准直流输出。该直流信号输入至信号处理单元5 进行低通滤波和平滑处理，输出与待测电容变化量成正比的直流信号。 

如图2所示，所述驱动信号发生电路1由串并联的RC网络、反馈运算放大器15、负反馈网络及比例放大电路组成；串并联RC网络由电容12、11组成的并联网络与电容13、电阻14组成的串联网络串联组成，其共同决定信号发生电路1的振荡频率，电容12、电阻11组成的并联网络与电容13、电阻14组成串联网络的串并联连接点与反馈运算放大器15正输入端连接；负反馈网络由增益电阻16和自动调节增益电阻网络串联组成，自动调节增益电阻网络由增益电阻112、N沟道JFET管110串联后再与增益电阻111并联组成，钳位二极管17与电解电容19、放电电阻18组成的并联网络串联形成钳位电路，使振荡电路增益处于稳定状态，从而实现了信号发生器的稳幅输出；比例放大电路由两个比例电阻113、114和比例放大器115组成，比例电阻113一端接反馈运算放大器15的输出端，一端接至比例放大器115的负输入端，与并联在比例放大器115负输入端与输出端的比例电阻114组成比例放大网络，实现信号发生器的输出信号幅度调节。 

在实际中，选择两个容值一致的电容，然后通过将电阻11、14分别用可调电阻代替，进行微调使得输出波形不出现失真。负反馈网络由增益电阻16和自动调节增益电阻网络串联组成；自动调节增益电阻网络由增益电阻112、N沟道JFET管110串联后再与增益电阻111并联组成，其阻值大小跟随N沟道JFET管110的导通程度而变化；当上电后，电解电容19仍然没有放电时，JFET管110栅极电压接近0V，沟道电阻较低，此时电阻16阻值大于自动调节增益电阻网络阻值的两倍，增益大于1，信号幅度不断增大；随着电解电容19放电，JFET管110栅极电压不断升高，当自动调节增益电阻网络阻值大于电阻16阻值一半时，增益小于1，信号幅度不断缩小。这样栅极电压被钳位二极管17与电解电容、放电电阻18组成的并联网络串联形成钳位电路钳位在一定值，使得增益为1，实现信号稳幅输出。比例放大电路由比例电阻113、比例电阻114和比例放大器115组成，通过调节比例电阻114与比例电阻113的比值实现信号发生电路的输出信号幅度调节。输出端子10接至输入端子20。 

如图3所示，C/V转换单元由两路微分电路、仪表放大器28和反相比例放大电路组成；电阻23、参考电容24组成参考微分电路，电阻26、待测电容25组成待测微分电路。在实际选择中，参考电容选择应与待测电容性能参数相同，通过减法原理实现误差的相互抵消。两微分电路分别输入至仪表放大器28的正负输入端，利用仪表放大器内部高对称性减法电路实现噪声的大大降低和环境影响的消除。并通过调节比例电阻27，调节输入电压差的放大倍数，实现微弱信号放大到可直接测量的电压信号的转换。仪表放大器28输出信号输入至反相比例放大电路，调节比例电阻211、比例电阻210的比值与运算放大器212一起实现对输入信号的反相比例放大。 

如图4所示，一级采样保持单元3由一级采样保持电路31、90°移相网络32及一级采样保持电压比较器33组成；90°移相网络32将C/V转换单元2输出信号进行90°移相后输入至一级采样保持电压比较器33正比较输入端，与0V比较，实现过零检测，为一级采样保持电路31提供采样保持跟随的触发信号，实现对C/V转换单元2输出信号的正峰值点采样保持。 

如图4所示，一级采样保持电路31由跨导运算放大器38、充电电容310、放电电阻311、两个反馈电阻35、36、两个输入电阻34、37及三个限流电阻39、312、313组成；跨导运算放大器38能够低失真的保持输入信号，实现输入信号的采样保持功能，当运算放大器38的HC信号端电压为高电平时，跨导运算放大器38将输入端信号进行快速采样，输出端一直输出采样点的电压值；当HC信号端电压为低电平时，跨导运算放大器38输出端电压跟随输入端信号，实现跟随功能。充电电容310接至跨导运算放大器38的Ch信号端与并联在跨导运算放大器38的Ch、B信号端的放电电阻311组成充放电网络；两个反馈电阻35、36串联后一端与跨导运算放大器38信号端E连接而另一端接地，两个反馈电阻35、36连接点接至跨导运算放大器38的S/H负输入信号端；输入信号通过端子30经输入电阻37输入至跨导运算放大器38的S/H正输入信号端，同时经另一个输入电阻34接地；一级采样保持电压比较器316输出信号经一个限流电阻39接至跨导运算放大器采样跟随控制端，为跨导运算放大器38提供采样跟随触发信号；输出信号经另一限流电阻312输出至输出端子314输出。 

如图4所示，90°移相网络32由两个反馈电阻318、321、放电电阻319、移相电容320和运算放大器317组成。反馈电阻321和移相电容320一端连接后接至输入端子30，而一个反馈电阻321的另一端接至运算放大器317的负输入端，同时移相电容320的另一端接至运算放大器317的正输入端；另一反馈电阻318并联至运算放大器317的负输入端与输出端，与前一个反馈电阻321组成反馈网络；放电电阻319一端接至运算放大器317的正输入端而另一端接地，与移相电容320组成移相网络，移相网络中电容320和电阻319不能实现精确配置，从而不能精确实现峰值点的采样，但当相移固定，其保持点电压与峰值点电压成常系数比例关系，因此实际选择电容320和电阻319时允许存在一定误差；原始输入信号经过90°移后，与0V电压进行比较，输出过零触发电平，为一级采样保持电路31提供采样保持触发信号。移相网络将输入端子30输入信号进行90°移相后输入至一级采样保持电压比较器316，产生过零点触发信号。 

如图5所示，二级采样保持电路41由跨导运算放大器49、充电电容47、放电电阻46、两个反馈电阻410、411、两个输入电阻412、413、三个限流电阻44、45、48；跨导运算放大器49能够低失真的保持输入信号，实现输入信号的采样保持功能，当跨导运算放大器49 的HC信号端电压为高电平时，跨导运算放大器49将输入端信号进行快速采样，并输出至输出端；当HC信号端电压为低电平时，跨导运算放大器49输出端电压跟随输入端信号，实现跟随功能。充电电容47接至跨导运算放大器49的Ch信号端，与并联在跨导运算放大器49的Ch和B信号端的放电电阻46组成充放电网络；两个反馈电阻410、411串联后一端与跨导运算放大器49信号端E连接而另一端接地，两个反馈电阻410、411连接后接至跨导运算放大器49的S/H负输入信号端；输入信号通过输入端子414经输入电阻412输入至跨导运算放大器49的S/H正输入信号端，同时经另一个输入电阻413接地；一级采样保持电压比较器415输出信号经一个限流电阻48接至跨导运算放大器49采样跟随控制端，为跨导运算放大器49提供采样跟随触发信号；输出信号经另一个限流电阻45输出至输出端子40输出；-5V电源经过限流电阻44为跨导运算放大器49提供负电源。 

如图5所示，反相器42由运算放大器418和两个反相比例电阻419、420组成；输入信号经反相比例电阻420输入至运算放大器418负输入端，反相比例电阻419与运算放大器418负输入端和输出端并联，同运算放大器418组成反相比例积分放大电路，反相比例电阻419与反相比例电阻420比值决定放大增益，实现对输入信号幅度的反相比例放大操作。反相器42将90°移相网络32输出信号再进行反相输入至二级采样保持电压比较器43正比较输入端，与经过分压电路得到的电压值进行比较，从而得到与一级采样保持电压比较器33输出逻辑相反的采样保持跟随控制信号。输出过零触发电平，为一级采样保持电路31提供采样保持触发信号。 

如图6所示，信号处理单元5由二阶有源低通滤波器和正比例放大电路组成。二阶有源滤波器由运算放大器54、两个滤波电阻51、52、两个滤波电容53、57及两个反相比例电阻55、56组成；输入端子50与二级采样保持单元4中的输出端子40连接，这样二级采样保持电路41输出的直流信号输入至二阶低通有源滤波器。两个滤波电阻51、52串联后接至运算放大器54的正输入端，滤波电容53一端接运算放大器54的正输入端而另一端接地，滤波电容57则一端接运算放大器54输出端，另一端接至两滤波电阻51、52的接点，这样组成了二阶低通滤波器，实现了对于输入信号低通滤波，得到较为平滑的直流信号。截止频率要根据载波频率进行选取，当待检测电容为静态电容时截止频率选择为几十赫兹即可；当待测电容为交变电容时，截止频率的选取应根据动态电容的交变频率。反相比例电阻55、56与运算放大器54组成反相比例放大电路，对输出信号进行幅度调整。 

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。 

Claims (7)

1.一种MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：包括驱动信号发生电路(1)、C/V转换单元(2)、一级采样保持单元(3)、二级采样保持单元(4)和信号处理单元(5)；C/V转换单元(2)包括C/V转换电路(21)和仪表放大器(22)；一级采样保持单元(3)包括一级采样保持电路(31)、90°相移网络(32)和一级采样保持电压比较器(33)；二级采样保持单元(4)包括二级采样保持电路(41)、反相器(42)和二级采样保持电压比较器(43)；驱动信号发生电路(1)自激振荡产生幅度频率稳定的正弦波信号，为C/V转换单元(2)提供检测激励信号，驱动信号发生电路(1)的输出信号接至C/V转换电路(21)的输入端；C/V转换电路(21)依据微分原理将微弱电容变化量转换成比例电压量，并经过仪表放大器(22)输出幅值与参考电容和待测电容值差成正比的正弦波信号，该正弦波信号输入至一级采样保持单元(3)的输入端；一级采样保持单元(3)将输入的正弦波一路输入一级采样保持电路(31)，另一路输入至90°移相网络(32)，90°移相网络(32)对于输入信号进行90°移相后输入至一级采样保持电压比较器(33)正输入端，当一级采样保持电路(31)输入信号达到正峰值点时，输入至一级采样保持电压比较器(33)的移相后信号过零点，此时一级采样保持电压比较器(33)过零点触发，为一级采样保持电路(31)提供采样保持触发信号，一级采样保持电路(31)将其输入信号进行采样保持；同样，当一级采样保持电路(31)输入信号到达负峰值点时，一级采样保持电压比较器(33)过零点触发为一级采样保持电路(31)提供跟随触发信号，一级采样保持电路(31)此时跟随输入信号，一级采样保持电路(31)输出信号至二级采样保持电路(41)输入端；二级采样保持单元(4)中反相器(42)将90°移相网络(32)的输出信号再进行反相为二级采样保持电压比较器(43)提供电压比较信号，当一级采样输出信号处在保持阶段时，二级采样保持电路(41)对输入信号进行跟随，当一级采样输出信号处在跟随阶段时，二级采样保持电路(41)对输入信号进行采样保持，这样，二级采样保持单元(4)输出信号为准直流信号，其电压值与待测电容和参考电容值之差成正比，并输入至信号处理单元(5)输入端；信号输出单元(5)对信号进行低通滤波和平滑处理，输出与待测电容变化量成正比的直流信号。

2.根据权利要求1所述的MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：所述驱动信号发生电路(1)由串并联的RC网络、反馈运算放大器(15)、负反馈网络及比例放大电路组成；串并联RC网络由电容(12)、电阻(11)组成的并联网络与另一电容(13)、另一电阻(14)组成的串联网络串联组成，串并联RC网络共同决定信号发生电路(1)的振荡频率，电容(12)、电阻(11)组成的并联网络与另一电容(13)、另一电阻(14)组成串联网络的串并联连接点与反馈运算放大器(15)正输入端连接；负反馈网络由第一增益电阻(16)和自动调节增益电阻网络串联组成，自动调节增益电阻网络由第二增益电阻(112)、N沟道JFET管(110)串联后再与第三增益电阻(111)并联组成，钳位二极管(17)与电解电容(19)、放电电阻(18)组成的并联网络串联形成钳位电路，使振荡电路增益处于稳定状态，从而实现信号发生器稳幅输出；比例放大电路由两个比例电阻(113、114)和比例放大器(115)组成，一个比例电阻(113)一端接反馈运算放大器(15)的输出端，一端接至比例放大器(115)的负输入端，与并联在比例放大器(115)负输入端与输出端的另一比例电阻(114)组成比例放大网络，实现信号发生器的输出信号幅度调节。

3.根据权利要求1所述的MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：所述一级采样保持电路(31)由跨导运算放大器(38)、充电电容(310)、放电电阻(311)、两个反馈电阻(35、36)、两个输入电阻(34、37)及第一限流电阻(39)、第二限流电阻(312)、第三限流电阻(313)组成；跨导运算放大器(38)实现输入信号的采样保持功能；充电电容(310)接至跨导运算放大器(38)的Ch信号端与并联在跨导运算放大器(38)的Ch、B信号端的放电电阻(311)组成充放电网络；两个反馈电阻(35、36)串联后一端与跨导运算放大器(38)信号端E连接而另一端接地，两个反馈电阻(35、36)连接点接至跨导运算放大器(38)的S/H负输入信号端；输入信号通过端子(30)经一个输入电阻(37)输入至跨导运算放大器(38)的S/H正输入信号端，同时经另一个输入电阻(34)接地；一级采样保持电压比较器(316)输出信号经第一限流电阻(39)接至跨导运算放大器采样跟随控制端，为跨导运算放大器(38)提供采样跟随触发信号；输出信号经第二限流电阻(312)输出至输出端输出；-5V电源经过第三限流电阻(313)为跨导运算放大器(38)提供负电源。

4.根据权利要求1所述的MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：所述90°移相网络(32)由两个反馈电阻(318、321)、放电电阻(319)、移相电容(320)和运算放大器(317)组成；一个反馈电阻(321)和移相电容(320)一端连接后接至输入端子(30)，而一个反馈电阻(321)的另一端接至运算放大器(317)的负输入端，同时移相电容(320)的另一端接至运算放大器(317)的正输入端，另一反馈电阻(318)并联至运算放大器(317)的负输入端与输出端，与前一个反馈电阻(321)组成反馈网络；放电电阻(319)一端接至运算放大器(317)的正输入端而另一端接地，与移相电容(320)组成移相网络；移相网络将输入端子(30)输入信号进行90°移相后输入至一级采样保持电压比较器(316)，产生过零点触发信号。

5.根据权利要求1所述的MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：所述二级采样保持电路(41)由跨导运算放大器(49)、充电电容(47)、放电电阻(46)、两个反馈电阻(410、411)、两个输入电阻(412、413)、第四限流电阻(44)、第五限流电阻(45)、第六限流电阻(48)；跨导运算放大器(49)实现输入信号的采样保持功能；充电电容(47)接至跨导运算放大器(49)的Ch信号端，与并联在跨导运算放大器(49)Ch和B信号端的放电电阻(46)组成充放电网络；两个反馈电阻(410、411)串联后一端与跨导运算放大器(49)信号端E连接而另一端接地，两个反馈电阻(410、411)连接点接至跨导运算放大器(49)的S/H负输入信号端；输入信号经一个输入电阻(412)输入至跨导运算放大器(49)的S/H正输入信号端，同时经另一个输入电阻(413)接地；一级采样保持电压比较器(415)输出信号经第六限流电阻(48)接至跨导运算放大器(49)采样跟随控制端，为跨导运算放大器(49)提供采样跟随触发信号；输出信号经第五限流电阻(45)输出；-5V电源经过第四限流电阻(44)为跨导运算放大器(49)提供负电源。

6.根据权利要求1所述的MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：所述反相器(42)由运算放大器(418)和第一反相比例电阻(419)、第二反相比例电阻(420)组成；输入信号经第二反相比例电阻(420)输入至运算放大器(418)负输入端，第一反相比例电阻(419)与运算放大器(418)负输入端和输出端并联，同运算放大器(418)组成反相比例积分放大电路，第一反相比例电阻(419)与第二反相比例电阻(420)比值决定放大增益，实现对输入信号幅度的反相比例放大操作。

7.根据权利要求1所述的MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：所述信号处理单元(5)由二阶有源低通滤波器和正比例放大电路组成；二阶有源滤波器由运算放大器(54)、两个滤波电阻(51、52)、第一滤波电容(53)、第二滤波电容(57)及两个反相比例电阻(55、56)组成；二级采样保持电路(41)输出的直流信号输入至二阶低通有源滤波器，两个滤波电阻(51、52)串联后接至运算放大器(54)的正输入端，第一滤波电容(53)一端接运算放大器(54)的正输入端而另一端接地，第二滤波电容(57)则一端接运算放大器(54)的输出端，另一端接至两滤波电阻(51、52)的接点，实现了对于输入信号低通滤波，得到较为平滑的直流信号；两个反相比例电阻(55、56)与运算放大器(54)组成反相比例放大电路，对输出信号进行幅度调整。

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