CN113419081B - Mems加速度计及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及MEMS加速度计，包括：第一衬底；检验质量块，弹性连接在所述第一衬底上，且能与所述第一衬底产生相对位移，所述检验质量块包括相对的第一侧、第三侧，以及相对的第二侧、第四侧，所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧均设有两个移动梳齿；固定梳，固定设置于所述第一衬底上，所述固定梳包括固定梳齿和框架，所述固定梳齿与所述移动梳齿一一对应设置；每个所述固定梳齿和最近的所述移动梳齿组成感测梳，所述感测梳的梳齿方向均垂直于所述加速度计的运动方向。本发明能够在不改变传感器设计和信号处理方案的情况下，实时选择四个加速度量程之一的信号，测量精度高、制造成本低。

Description

MEMS加速度计及其信号处理方法

技术领域

本发明涉及半导体制造和微机电系统（MEMS）领域，尤其涉及一种MEMS加速度计及其信号处理方法。

背景技术

惯性传感器是一种包含微机电系统的装置，能够感测和/或产生运动。MEMS惯性传感器包括能够感测加速度的加速度计。与传统的机械和光学传感器相比，MEMS传感器成本低、体积小、功耗低，可与集成电路集成，因此广泛应用于消费电子、工业制造、医疗电子、汽车电子、航空航天和军事等领域，具有巨大的发展潜力和商业价值。

MEMS加速度计的工作原理是惯性效应，当物体移动时，悬浮的微结构会受到惯性力的影响，加速度计信号的变化与线性加速度成正比。

MEMS加速度计按照检测方式主要分为电容式、压阻式、压电式和光学式等。 电容式MEMS加速度计在工业领域得到了广泛的应用，主要是因为其结构简单，工作模式与半导体技术兼容。

MEMS芯片可以通过半导体制造工艺制造并且可以包含上述单个或多个器件。

如果需要测量多个加速度量程（例如，±2g、±4g、±8g、±16g），目前常用的方法是在一个晶圆上放置四个加速度计，每个加速度计对应一个加速度量程范围。这种方法需要为单个生产工艺开发四个不同加速度量程的MEMS传感器，并设计同时适用于四个加速度计的信号处理方案，造价更为昂贵。如果其中一个加速度计出现故障，整个MEMS芯片就会出现故障，由于芯片包含四个MEMS 传感器，因此出现故障的可能性就会大大增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS加速度计，能够在不改变传感器设计和信号处理方案的情况下，实时选择四个加速度量程之一的信号。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种MEMS加速度计，包括：

第一衬底；

检验质量块，弹性连接在所述第一衬底上，且能与所述第一衬底产生相对位移，所述检验质量块包括相对的第一侧、第三侧，以及相对的第二侧、第四侧，所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧均设有两个移动梳齿；

固定梳，固定设置于所述第一衬底上，所述固定梳包括固定梳齿和框架，所述固定梳齿与所述移动梳齿一一对应设置；

每个所述固定梳齿和最近的所述移动梳齿组成感测梳，所述感测梳的梳齿方向均垂直于所述加速度计的运动方向。

优选地，所述固定梳包括八个所述框架，每个所述框架上设有一个所述固定梳齿；或

所述固定梳包括四个所述框架，每个所述框架上设有两个所述固定梳齿，同一个所述框架上的两个所述固定梳齿与位于所述检验质量块同一侧的两个所述移动梳齿对应设置；或

所述固定梳包括两个所述框架，每个所述框架上设有四个所述固定梳齿，其中一个所述框架上的四个所述固定梳齿分别与所述第一侧的两个所述移动梳齿、所述第二侧靠近所述第一侧的所述移动梳齿、所述第四侧靠近所述第一侧的所述移动梳齿对应设置，另一个所述框架上的四个所述固定梳齿分别与另外四个所述移动梳齿对应设置。

优选地，所述检验质量块通过固定件弹性连接在所述第一衬底上，所述固定件包括两个固定锚，两个所述固定锚对称设置在所述第一衬底靠近所述检验质量块的一侧，每个所述固定锚的两侧设有弹性悬架，所述检验质量块通过所述弹性悬架连接在所述固定锚上。

优选地，还包括阻尼器，所述阻尼器固定设置在所述第一衬底靠近所述检验质量块的一侧，两个所述固定锚分别位于所述阻尼器的两侧。

优选地，所述阻尼器设为单个，并设置于所述第一衬底中央；或

所述阻尼器设为两个，并对称设置于所述第一衬底上。

优选地，所述弹性悬架包括支撑梁，所述支撑梁上设有若干沿所述加速度计运动方向间隔设置的弹性梁，所述检验质量块上设有第一安装孔，所述固定锚位于所述第一安装孔内，所述弹性梁连接所述固定锚与所述第一安装孔的孔壁。

优选地，所述检验质量块上设有若干个贯穿的孔洞。

优选地，还包括止动件，所述止动件设于所述第一衬底靠近所述检验质量块的一侧，所述止动件设有四个，所述检验质量块上设有对应的第二安装孔，四个所述止动件均匀分布在所述第一衬底上并贯穿所述第二安装孔。

优选地，还包括第二衬底，所述第二衬底设置于所述检验质量块远离所述第一衬底的一侧，所述第一衬底与所述第二衬底之间形成用于容纳所述检验质量块、所述固定梳的空腔。

本发明还提供了一种信号处理方法，所述信号处理方法包括以下步骤：

将上述的MEMS加速度计外接于读出电路，所述读出电路包括一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路和四号读出电路，所述一号读出电路用于获取所述第一侧和所述第三侧上相对的两个所述感测梳的信号，所述二号读出电路用于获取所述第一侧和所述第三侧上四个所述感测梳的信号，所述三号读出电路用于获取所述第一侧和所述第三侧上四个所述感测梳以及所述第二侧上的两个所述感测梳的信号，所述四号读出电路能够获取八个所述感测梳的信号；

控制连接所述一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路或四号读出电路，利用所述MEMS加速度计进行测量。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种MEMS加速度计，在检验质量块的四个侧边分别设置两个感测梳，并外接于读出电路，能够在不改变传感器设计和信号处理方案的情况下，实时选择四个加速度量程之一的信号，简化了加速度计结构，测量精度高、制造成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的MEMS加速度计拓扑结构示意图；

图2为图1中沿A-A方向的剖视图；

图3为图1中沿B-B方向的剖视图；

图4为图1中沿C-C方向的剖视图；

图5为图1中沿D-D方向的剖视图；

图6为本发明实施例提供的在惯性力作用下反映感测信号方向的MEMS加速度计示意图；

图7为本发明另外的实施例提供的具有较少且较长的弹性梁的弹性悬架的MEMS加速度计结构示意图；

图8为本发明另外的实施例提供的具有较大检验质量块和两组阻尼器的MEMS加速度计结构示意图；

图9为本发明另外的实施例提供的检验质量块上设有孔洞的MEMS加速度计结构示意图；

图10为本发明另外的实施例提供的设有四个固定梳的MEMS加速度计结构示意图；

图11为本发明另外的实施例提供的设有两个固定梳的MEMS加速度计结构示意图；

图12为本发明实施例中将感测梳组合成加速度量程的差分电容的原理图；

图13为本发明实施例中信号处理方法的电路原理示意图；

图14为在四个量程的加速度作用下，差分电容变化对感测梳的依赖关系图；

图15为在四个量程的加速度作用下，灵敏度（比例因子）变化对感测梳的依赖关系图。

附图标记说明：

1、检验质量块；11、移动梳齿；12、第一安装孔；13、第二安装孔；14、孔洞；15、第三安装孔；2、第一衬底；3、固定梳；31、固定梳齿；32、框架；4、感测梳；5、固定锚；6、弹性悬架；61、支撑梁；62、弹性梁；7、阻尼器；8、止动件；9、第二衬底；10、交流调制电压源；20、跨阻放大器；30、放大器；40、解调器；50、低通滤波器；60、开关；70、16位模数转换器；80、数字逻辑芯片。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

请参阅图1-6，本发明实施例中提供了一种MEMS加速度计，包括第一衬底2，第一衬底2上弹性连接有能与其发生相对移动的检验质量块1，检验质量块1包括相对的第一侧、第三侧，以及相对的第二侧、第四侧，第一侧、第二侧、第三侧和第四侧均设有两个移动梳齿11。

第一衬底2上还固定连接有固定梳3，固定梳3包括固定梳齿31和框架32。优选地，固定梳3包括八个框架32，每个框架32上设有一个固定梳齿31，固定梳齿31与移动梳齿11一一对应设置，每个固定梳齿31和最近的移动梳齿11组成感测梳4，感测梳4的梳齿方向均垂直于加速度计的运动方向。

本发明中MEMS加速度计的原理为：当MEMS加速度计被施加线性加速度时，弹性悬挂在第一衬底2上的检验质量块1由于惯性力作用，会与第一衬底2产生相对位移，固定梳齿31和移动梳齿11之间的间隙会改变，从而改变感测梳4的电容。测量感测梳4电容变化即可测量线性加速度。

其中，固定梳齿31为叉指式梳齿，叉指式梳齿之间的间隙从大约几微米到大约十微米之间独立选择，例如但不限于大约5微米到大约10微米。第一衬底2可以包括本领域已知的任何合适的衬底材料，例如包含硅的半导体材料或任何其他半导体材料。第一衬底2也可以包含在其上制造的集成电路。

检验质量块1通过固定件弹性连接述第一衬底2上，固定件包括两个对称设置在第一衬底2靠近检验质量块1的一侧的固定锚5，每个固定锚5的两侧均设有弹性悬架6。弹性悬架6包括支撑梁61，支撑梁61上设有若干沿加速度计运动方向间隔设置的弹性梁62。检验质量块1上设有第一安装孔12，固定锚5位于所述第一安装孔12内，弹性梁62通过连接所述固定锚5与所述第一安装孔12的孔壁以使检验质量块1悬挂在第一衬底2上。

参阅图7，在另外的实施例中，弹性悬架6的结构可以有所不同，弹性梁62的长度可以增加，以降低弹性悬架6的柔度系数。在每一个或多个弹性悬架6上的弹性梁62的数量也可以不同，根据实际情况合理设计。

参阅图1-6，第一衬底2上靠近所述检验质量块1的一侧设有四个或四个以上的止动件8，优选设置四个，相应地，检验质量块1上设有四个第二安装孔13，四个止动件8分别位于对应的第二安装孔13内。在受到冲击载荷响应时，四个止动件8可以限制检验质量块1的运动。这四个止动件8沿如图1所示的X轴、Y轴感测轴方向布置，这种布置下弹性悬架6具有最低的弹性系数。若要限制其他方向的量程，可以通过其他组的止动件8或通过更高的弹性悬架6的弹性系数来实现。

第一衬底2上靠近所述检验质量块1的一侧中央还设有阻尼器7，检验质量块1上设有第三安装孔15，阻尼器7位于第三安装孔15内，两个固定锚5分别位于阻尼器7的两侧。

阻尼器7能够允许加速度计在低压真空或惯性气体环境中正常运行，为了增加阻尼，阻尼器7的间隙需要设置得非常小。阻尼器7可选用本领域已知的任何合适的材料，例如硅、多晶硅或其他半导体材料，并且可以具有大约几微米到100微米的相同或不同的厚度，例如大约2微米到30微米。

参阅图8，在另外的实施例中，为了降低谐振品质因数，可将阻尼器7设为两个，且对称分布于第一衬底2上。相应地，检验质量块1上的第三安装孔15也有两个。也可以通过增加检验质量块1的大小以增强对惯性力的响应。

参阅图9，在另外的实施例中，该加速度计不包括阻尼器7，但检验质量块1上设有若干个贯穿的孔洞14。在制造加速度计时，需要采用表层牺牲技术。表层牺牲技术是指在形成微机械结构的空腔或可活动的微结构过程中，先在下层薄膜上用结构材料淀积所需的各种特殊结构件，再用化学刻蚀剂将此层薄膜腐蚀掉，但不损伤微结构件，然后得到上层薄膜结构（空腔或微结构件）的技术。这些孔洞14的存在能够使得在制造加速度计的过程中更为方便地去除牺牲层。

参阅图1-6，优选地，该加速度计还包括第二衬底9，第二衬底9设置于检验质量块1远离第一衬底2的一侧，第一衬底2与第二衬底9之间形成一个空腔，MEMS器件位于这个空腔中。空腔中可以为真空状态或充满其他惰性气体如氮气等。

其中，第二衬底9可以包含本领域已知的任何合适的衬底材料，例如包含硅的半导体材料或其他半导体或非半导体材料，例如玻璃、塑料、金属或陶瓷。第二衬底9也可以包含在其上制造的集成电路。

参阅图10，在另外的实施例中，固定梳3包括四个框架32，每个框架32上设有两个固定梳齿31，同一个框架32上的两个固定梳齿31与位于检验质量块1同一侧的两个移动梳齿11对应设置。

参阅图11，在另外的实施例中，固定梳3包括两个框架32，每个框架32上设有四个固定梳齿31，其中一个框架32上的四个固定梳齿31分别与第一侧的两个移动梳齿11、第二侧靠近第一侧的移动梳齿11、第四侧靠近第一侧的移动梳齿11对应设置，另一个框架32上的四个固定梳齿31分别与另外四个移动梳齿11对应设置。

本发明实施例还提供了一种信号处理方法，包括以下步骤：

将上述的MEMS加速度计外接于读出电路，读出电路包括一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路和四号读出电路，所述一号读出电路用于获取第一侧和第三侧上相对的两个感测梳4的信号，二号读出电路用于获取第一侧和第三侧上四个感测梳4的信号，三号读出电路用于获取第一侧和第三侧上四个感测梳4以及第二侧上的两个感测梳4的信号，四号读出电路能够获取八个感测梳4的信号；

控制连接一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路或四号读出电路，利用MEMS加速度计进行测量。

采用上述MEMS加速度计与上述信号处理方法，能够在不改变加速度计结构和信号处理方法的情况下，实时选择四个加速度量程之一的信号。相比之下，传统系统至少需要四个MEMS加速度计才能实现等效功能。

参阅图12，为方便描述，在本发明提供的实施例中，将感测梳4组合成差分电容a、b、c、d，根据本发明的非限制性示例的读出电路连接到如图1所示的MEMS器件上，则一号读出电路用于获取a的信号，二号读出电路用于获取b的信号，三号读出电路用于获取c的信号，四号读出电路用于获取d的信号。在其中一个实施例中，一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路、四号读出电路的加速度测量量程分别为±16g、±8g、±4g、±2g。

参阅图13，整个读出电路包括交流调制电压源10、八个跨阻放大器20、四个放大器30、四个解调器40、四个低通滤波器50、单刀四掷开关60、16位模数转换器7016和数字逻辑芯片80。八个跨阻放大器20分别与八个感测梳4的输出端连接，用于放大MEMS器件收集的信号。

一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路、四号读出电路互相并联，每个读出电路分别包括两个跨阻放大器20、一个放大器30、一个解调器40、一个低通滤波器50，且与交流调制电压源10、开关60、16位模数转换器7016和数字逻辑芯片80串联。

交流调制电压源10施加交流调制电压到检验质量块1上，用于控制检验质量块1在加速度作用下沿X轴的运动。如果沿X轴向MEMS器件施加线性加速度，则检验质量块1会受到惯性力，固定梳齿31和移动梳齿11之间的间隙会随之改变，从而改变感测梳4的电容。

在本实施例中，a中的其中一个固定梳3连接到一号读出电路中的其中一个跨阻放大器20，a中的另一个固定梳3连接到一号读出电路中的另一个跨阻放大器20。将电容转换成电压（C/U）后，信号发送至一号读出电路的放大器30的输入端，该放大器30放大并选择由于感测梳4电容变化的差异而产生的信号。一号读出电路中频率为fs的解调器40连接到该放大器30的输出端。该解调器40的输出信号被送入一号读出电路中的低通滤波器50，该低通滤波器50过滤所有交流信号并输出信号作为沿X轴±16g量程加速度的最终输出。

b中的其中一侧的两个固定梳3连接到二号读出电路中的其中一个跨阻放大器20，b中的另一侧的两个固定梳3连接到二号读出电路中的另一个跨阻放大器20。将电容转换成电压（C/U）后，信号发送至二号读出电路的放大器30的输入端，该放大器30放大并选择由于感测梳4电容变化的差异而产生的信号。二号读出电路中频率为fs的解调器40连接到该放大器30的输出端。该解调器40的输出信号被送入二号读出电路中的低通滤波器50，该低通滤波器50过滤所有交流信号并输出信号作为沿X轴±8g量程加速度的最终输出。

c中位于检验质量块1同一半边的三个固定梳3梳连接到三号读出电路中的其中一个跨阻放大器20，c中位于检验质量块1另一半边的三个固定梳3连接到三号读出电路中的另一个跨阻放大器20。将电容转换成电压（C/U）后，信号发送至三号读出电路的放大器30的输入端，该放大器30放大并选择由于感测梳4电容变化的差异而产生的信号。三号读出电路中频率为fs的解调器40连接到该放大器30的输出端。该解调器40的输出信号被送入三号读出电路中的低通滤波器50，该低通滤波器50过滤所有交流信号并输出信号作为沿X轴±4g量程加速度的最终输出。

d中位于检验质量块1同一半边的四个固定梳3梳连接到四号读出电路中的其中一个跨阻放大器20，d中位于检验质量块1另一半边的四个固定梳3连接到四号读出电路中的另一个跨阻放大器20。将电容转换成电压（C/U）后，信号发送至四号读出电路的放大器30的输入端，该放大器30放大并选择由于感测梳4电容变化的差异而产生的信号。四号读出电路中频率为fs的解调器40连接到该放大器30的输出端。该解调器40的输出信号被送入四号读出电路中的低通滤波器50，该低通滤波器50过滤所有交流信号并输出信号作为沿X轴±2g量程加速度的最终输出。

一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路、四号读出电路的信号被送入到开关60的输入端，来自数字逻辑芯片80的控制信号切换开关60，选择所需的加速度量程±16g、±8g、±4g、±2g。开关60的输出连接到16位模数转换器7016的输入端，其中所选信号被转换为数字信号，转换后的数字信号传输到数字逻辑芯片80进行下一步处理。

上述这种将八个固定梳3分别连接到八个跨阻放大器20上的方案中，不同加速度量程±2g、±4g、±8g、±16g下，a、b、c、d的差分电容变化值几乎保持相等，如图14所示。灵敏度（比例因子）从±2g到±4g，从±4g到±8g，从±8g到±16g，变化正好两倍，如图15所示。

本发明具有完全对称的结构，感测梳4允许使用差分检测方案，既可以放大MEMS加速度计的输出信号，又可以减少由外部振动引起的误差。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种MEMS加速度计，其特征在于，包括:

第一衬底（2）；

检验质量块（1），弹性连接在所述第一衬底（2）上，且能与所述第一衬底（2）产生相对位移，所述检验质量块（1）包括相对的第一侧、第三侧，以及相对的第二侧、第四侧，所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧均设有两个移动梳齿（11）；

固定梳（3），固定设置于所述第一衬底（2）上，所述固定梳（3）包括固定梳齿（31）和框架（32），所述固定梳齿（31）与所述移动梳齿（11）一一对应设置；

每个所述固定梳齿（31）和最近的所述移动梳齿（11）组成感测梳（4），所述感测梳（4）的梳齿方向均垂直于所述加速度计的运动方向。

2.如权利要求1所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，所述固定梳（3）包括八个所述框架（32），每个所述框架（32）上设有一个所述固定梳齿（31）；或

所述固定梳（3）包括四个所述框架（32），每个所述框架（32）上设有两个所述固定梳齿（31），同一个所述框架（32）上的两个所述固定梳齿（31）与位于所述检验质量块（1）同一侧的两个所述移动梳齿（11）对应设置；或

所述固定梳（3）包括两个所述框架（32），每个所述框架（32）上设有四个所述固定梳齿（31），其中一个所述框架（32）上的四个所述固定梳齿（31）分别与所述第一侧的两个所述移动梳齿（11）、所述第二侧靠近所述第一侧的所述移动梳齿（11）、所述第四侧靠近所述第一侧的所述移动梳齿（11）对应设置，另一个所述框架（32）上的四个所述固定梳齿（31）分别与另外四个所述移动梳齿（11）对应设置。

3.如权利要求1所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，所述检验质量块（1）通过固定件弹性连接在所述第一衬底（2）上，所述固定件包括两个固定锚（5），两个所述固定锚（5）对称设置在所述第一衬底（2）靠近所述检验质量块（1）的一侧，每个所述固定锚（5）的两侧设有弹性悬架（6），所述检验质量块（1）通过所述弹性悬架（6）连接在所述固定锚（5）上。

4.如权利要求3所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，还包括阻尼器（7），所述阻尼器（7）固定设置在所述第一衬底（2）靠近所述检验质量块（1）的一侧，两个所述固定锚（5）分别位于所述阻尼器（7）的两侧。

5.如权利要求4所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，所述阻尼器（7）设为单个，并设置于所述第一衬底（2）中央；或

所述阻尼器（7）设为两个，并对称设置于所述第一衬底（2）上。

6.如权利要求3所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，所述弹性悬架（6）包括支撑梁（61），所述支撑梁（61）上设有若干沿所述加速度计运动方向间隔设置的弹性梁（62），所述检验质量块（1）上设有第一安装孔（12），所述固定锚（5）位于所述第一安装孔（12）内，所述弹性梁（62）连接所述固定锚（5）与所述第一安装孔（12）的孔壁。

7.如权利要求1所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，所述检验质量块（1）上设有若干个贯穿的孔洞（14）。

8.如权利要求1所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，还包括止动件（8），所述止动件（8）设于所述第一衬底（2）靠近所述检验质量块（1）的一侧，所述止动件（8）设有四个，所述检验质量块（1）上设有对应的第二安装孔（13），四个所述止动件（8）均匀分布在所述第一衬底（2）上并贯穿所述第二安装孔（13）。

9.如权利要求1所述的一种MEMS加速度计，其特征在于，还包括第二衬底（9），所述第二衬底（9）设置于所述检验质量块（1）远离所述第一衬底（2）的一侧，所述第一衬底（2）与所述第二衬底（9）之间形成用于容纳所述检验质量块（1）、所述固定梳（3）的空腔。

10.一种信号处理方法，其特征在于，所述信号处理方法包括以下步骤：

将权利要求1至9中任一项所述的MEMS加速度计外接于读出电路，所述读出电路包括一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路和四号读出电路，所述一号读出电路用于获取所述第一侧和所述第三侧上相对的两个所述感测梳（4）的信号，所述二号读出电路用于获取所述第一侧和所述第三侧上四个所述感测梳（4）的信号，所述三号读出电路用于获取所述第一侧和所述第三侧上四个所述感测梳（4）以及所述第二侧上的两个所述感测梳（4）的信号，所述四号读出电路用于获取八个所述感测梳（4）的信号；

控制连接所述一号读出电路、二号读出电路、三号读出电路或四号读出电路，利用所述MEMS加速度计进行测量；

其中，所述读出电路包括交流调制电压源（10）、八个跨阻放大器（20）、四个放大器（30）、四个解调器（40）、四个低通滤波器（50）、单刀四掷开关（60）、16位模数转换器（70）和数字逻辑芯片（80），八个所述跨阻放大器（20）分别与八个所述感测梳（4）的输出端连接，所述一号读出电路、所述二号读出电路、所述三号读出电路和所述四号读出电路均包括两个所述跨阻放大器（20）、一个所述放大器（30）、一个所述解调器（40）、一个所述低通滤波器（50），且与所述交流调制电压源（10）、所述开关（60）、所述16位模数转换器（70）和所述数字逻辑芯片（80）串联。

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