CN103969468B - 微机械加速度计小电容补偿方法 - Google Patents

微机械加速度计小电容补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微机械加速度计小电容补偿电路的方法，是一种两步式小电容补偿方法，解决了在集成电路内部无法对小电容进行补偿的不足。通过这种补偿方法，可以实现在集成电路内部对aF量级电容进行准确的补偿。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先对加速度信号进行前级放大并部分补偿电容不匹配。由于信号放大的作用，使得电容不匹配也被放大，从而可在第二级放大部分用较大的电容来补偿较小的电容不匹配值。本发明的有益效果是，可以实现在集成电路内部实现微小电容的补偿（aF量级），从而实现微机械加速度计等电容传感器的精准匹配。

Description

微机械加速度计小电容补偿方法
技术领域
本发明涉及一种在微机械加速度计接口电路中实现小电容补偿的方法。
背景技术
目前，微机械加速度计通常由三个极板组成两个或多个随加速度变化的电容。由于设计和生产过程中，会造成这些电容值的不一致，从而产生输出信号的失调。现有技术采用在加速度计上极板和中间极板或中间极板和下极板之间并联电容的方法来解决这个问题。随着微机械加速度计尺寸的不断减小，所需的补偿电容值也随之减小，目前已小过可在集成电路内部实现的最小电容值（通常为25fF）。而通过串联实现小电容的方法又会引入寄生电容，从而影响系统性能。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提出一种微机械加速度计小电容补偿的方法，是一种两步式小电容补偿方法，解决了在集成电路内部无法对小电容进行补偿的不足。通过这种补偿方法，可以实现在集成电路内部对aF量级电容进行准确的补偿。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先对加速度信号进行前级放大并部分补偿电容不匹配。由于信号放大的作用，使得电容不匹配也被放大，从而可在第二级放大部分用较大的电容来补偿较小的电容不匹配值。
本发明的有益效果是，可以实现在集成电路内部实现微小电容的补偿（aF量级），从而实现微机械加速度计等电容传感器的精准匹配。
附图说明
结合附图，可以更清楚的了解本发明的目的、特性及其他优点。
图1是微机械加速度计的示意图和电学模型。
图2是现有技术对加速度计进行电容补偿的电路原理图。
图3是本发明的电路原理图。
图中1.微机械加速度计结果图，2.加速度计上基本，3.加速度计中间极板，4.加速度计下极板，5.补偿开关，6.补偿开关，7.补偿电容1 ，8.反馈电容1，9.运放1，10.加速度计简化电学模型，11.采样电容，12.反馈电容2，13.运放2， 14.补偿电容2。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明的的优选实施例进行详细说明。提供以下优选实施例只是为了更好的理解本发明。因此本发明并不局限于这些优选实施例，在不背离所附权利要求书中所披露的本发明范围与精神条件下，可以对这些优选实施例进行修改。
具体实施方式如下：
图1是微机械加速度计的示意图和电学模型，如图所示，微机械加速度计机构简图（1），加速度计由三层晶圆分别作为上极板（2）、中间极板（3）、和下极板（4）。三个极板组成由（10）所示上下两个随加速度变化的电容。
图2是现有技术对加速度计进行电容补偿的电路原理图，如图所示，现有技术实施例中，加速度计（10）上极板（2）和下极板（4）分别由两个分时开关Φ1和Φ2控制，分别接到正参考电压V+和负参考电压V-。中间极板（3）接在运放（9）负输入端。补偿电容（7）由开关（5）（6）控制，分别接到上极板（2）或下极板（3），从而达到补偿上下极板不匹配的问题。反馈电容（8）用来放大加速度信号。补偿电容的最小值由集成电路内部可实现的最小电容值决定，通常为25fF。因此此电路无法补偿电容值小于25fF的上下极板电容值不匹配。
图3是本发明的电路原理图，如图所示，图3在图2的基础上加入了第二个放大级。采样电容（11）用来采样第一级放大电路（图2）的输出信号，反馈电容（12）提供信号增益。运放（13）工作在负反馈模式下。补偿电容（14）由两个开关控制，根据上下极板电容不匹配的具体值，接在正参考电压V+或负参考电压V-。由于第一级放大的左右，在第二级，电容不匹配同样被放大，因此第二级可以用较大的电容来补偿上下极板间的微小电容差。采用本发明电路，上下极板间的电容不匹配可以补偿到aF量级。

Claims (1)

1.一种微机械加速度计小电容补偿的方法，该微机械加速度计包括上极板、中间极板和下极板，中间极板连接前级放大器的负输入端，第一补偿电容的一端连接前级放大器的负输入端，另一端通过开关分别连接上、下极板，第一反馈电容连接在前级放大器的负输入端和输出端之间，前级放大器的输出端通过采样电容连接第二级放大器的负输入端，第二补偿电容的一端连接第二级放大器的负输入端，另一端通过开关分别连接上、下极板，第二反馈电容连接在第二级放大器的负输入端和输出端之间，其特征在于，该方法包括：第一步，利用前级放大器对加速度信号进行前级放大，并利用所述第一补偿电容部分补偿上、下极板间的电容不匹配；第二步，由于前级放大器使得上、下极板间的电容不匹配也被放大，在第二级放大器使用较大的第二补偿电容补偿上、下极板间的电容不匹配。
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