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sigma-delta微加速度计非理想因素建模与系统级设计 model building of nonideal factors in sigma-delta accelerometer and system level design

ModelBuildingofNonidealFactorsinSigma-DeltaAccelerometerandSystemLevelDesign LIUYuntao WANGYing Sigma-Delta微加速度计非理想因素建模与系统级设计 刘云涛1,2 王 颖 1 文 章 序 号 = 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 4 - 1 6 9 9 . 2 0 1 1 . 1 1 . 0 0 4 1.哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,哈尔滨150001 中国科学院微电子研究所,北京100029 摘 要:为了简化Sigma-Delta(∑△)微加速度计接口电路晶体管级的仿真和优化,建立了系统中的非理想因素模型,并在此 基础上完成了一种单环结构的∑△微加速度计的系统级设计。分析了敏感结构中固定极板运动、时钟抖动、开关热噪声、运算 放大器噪声等非理想因素对系统的影响,并分别建立了Simulink模型。基于所建模型,设计了一种∑△微加速度计的精确的 Simulink模型。系统级仿真结果表明:二阶系统的信号-噪声-谐波失真比(SNDR)为70.1dB,有效位(ENOB)为11.36位,四 阶系统的SNDR为92.7dB,ENOB为15.7位。对比于晶体管级仿真结果,基于本文所建立的非理想因素模型的系统仿真可以 准确地表述出系统性能,同时大大缩短了仿真时间,简化了传感器设计中的参数优化过程。 微加速度计;Sigma-Delta;系统级建模;非理想因素 TP824 A 1004-1699(2011)11-1532-06 中央高校基本科研业务费专项资金项目(HEUCF110801) 2011-05-13 2011-07-11 固定电极运动 运算 分析 方法研究[J].传感技术学报,2009,22(10):1417-1421. @@[5] Aaltonen L, Halonen K. Continuous-Time Interface for a MicromachinedCapacitiveAccelerometerwithNEAof4μgand Bandwidthof300Hz[J].SensorsandActuators,2009,154:46-56. @@[6] Kulah H,Chae J,Yazdi N,et al. Noise Analysis and CharacterizationofaSigma-DeltaCapacitiveMicroaccelerometer [J].IEEESolid-StateCircuits,2006,41(2):352-361. @@[7] KrishnanG,KshirsagarCU.MicromachinedHigh-ResolutionAc

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