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6.1 MEMS器件概念一个例子:NMOSFET→谐振栅晶体管（RGT） 6.1 MEMS器件概念一个例子:NMOSFET→谐振栅晶体管（RGT） 6.1 MEMS器件概念微系统集成的问题 6.1 MEMS器件概念几种简单的MEMS结构 6.1 MEMS器件概念几种简单的MEMS结构 6.1 MEMS器件概念几种简单的MEMS结构 6.1 MEMS器件概念几种简单的MEMS结构 6.1 MEMS器件概念几种简单的MEMS结构 6.1 MEMS器件概念几种简单的MEMS结构 6.1 MEMS器件概念几种简单的MEMS结构 6.2 集成微系统1、集成湿度传感器 6.2 集成微系统 1、集成湿度传感器 6.2 集成微系统 1、集成湿度传感器 6.2 集成微系统 2、集成加速度传感器 6.2 集成微系统 2、集成加速度传感器 6.2 集成微系统 3、集成胎压传感器 6.2 集成微系统3、集成胎压传感器 6.2 集成微系统4、集成陀螺仪 6.2 集成微系统 4、集成陀螺仪--执行器+传感器 6.2 集成微系统 4、集成陀螺仪--执行器+传感器 6.2 集成微系统 4、集成陀螺仪--执行器+传感器 6.2 集成微系统 5、集成数字微镜DMD --执行器 6.2 集成微系统 5、集成数字微镜--执行器 6.2 集成微系统 5、集成数字微镜--执行器 6.2 集成微系统 5、集成数字微镜--执行器 6.3 微弱信号处理 6.3 微弱信号处理电容检测 6.3 微弱信号处理C-F方法 6.3 微弱信号处理C-I方法 6.3 微弱信号处理 PWM方法 6.3 微弱信号处理 C-V 法(电容电桥法) 6.3 微弱信号处理 C-V法 (开关电容法) 6.3 微弱信号处理C-V法（电荷放大法） 6.3 微弱信号处理载波调制方法—单路载波 6.3 微弱信号处理载波调制方法—双路载波 6.3 微弱信号处理噪声处理—斩波技术 小结： .3 传感电容～pf量级，电容变化～af量级 噪声～信噪比问题 设计低噪声，抗干扰能力强的微弱信号检测电路是电容式传感器的关键之一 电容的微小变化量转化为频率，电流，电压… C-F 、 C-I、PWM、C-V (电容电桥、开关电容法、电荷放大法) .3 多谐振荡器 I1I2 充电过程：开关闭合 放电过程：开关断开 .3 初始情况:Cs上电压为0； 比较器输出为0，M1、M2截止。 有效:Cs上电压不能突变，比较器反相端为Vref ，比较器输出为Vss，M2导通。 Cs放电，比较器反相端趋于0，输出趋于0，M2截止。 有效:Cs放电到0电压。 .3 传感器以差分电容形式变化 .3 差分 .3 在φ1为高电平时，C1和Cref 放电，Cs充电。此时存储在Cs两端的电荷Qs为： 在φ2为高电平时，C1和Cref 充电，Cs放电。此时存储在Cref 两端的电荷Qref 为： C1上电荷Q1为： 输出电压为: 开关电容电路的形式非常多，但基本原理相同。 .3 电阻的作用是为运放提供直流反馈，使得反相输入为零。 .3 两路电荷放大电路 .3 两路电荷求和 采用高频载波进行调制，可以有效避开1/f 噪声对电路的影响 东南大学电子科学与工程学院 VLSI系统设计-6 东南大学电子科学与工程学院 VLSI系统设计-6 东南大学电子科学与工程学院 VLSI系统设计-6 VLSI系统设计 第6章 集成微系统（MEMS） （2011-2012） .1 去除SiO2 MEMS器件 电容变化引起沟道电荷变化。 Q=CV 和MOS管相比，工作原理发生变化。 但仍是四端器件 .1 .1 工艺兼容性； 材料复用性； 描述一致性和仿真一致性； 设计复杂性； 处理电路多样性。 MEMS-采样/放大； 调制-解调； 模数变换； 数字信号处理； …… 1. 简单梁结构 .1 1. 简单梁结构 .1 2. 简单膜结构 .1 3. 多方向运动结构 .1 .1 4. 执行运动结构 .1 .1 6.1 MEMS器件概念多能域问题和复杂性设计问题 单片集成系统 = MEMS + 电路 描述: 力学 热学 电学 光学….. 电学 微电子学 版图 微电子加工工艺 仿真: FEM / BEM KCL / KVL .1 6.1 MEMS器件概念多能域问题和复杂性设计问题 单片集成系统 = MEMS + 电路 力学 热学 电学 光学….. 电学 微电子学 版图 微电子加工工艺 统一描述: 协同仿真: SPICE 建模 等效电路 网表 电