面向MEMS加速度传感器的仪表放大器的设计与实现

来源：计算机测量与控制杂志2017年第10期北京时间：

作者：邢万里

摘要：加速度传感器已经广泛应用于军事、工业、环境监测等领域,已经成为热点的研究对象,但是器件的小型化与可靠性成为限制该技术发展的重要瓶颈;因此,针对新型硅基MEMS 加速度传感器的信号处理电路小型化的问题,提出了一种与MEMS技术完全兼容基于CMOS工艺的片上集成运算放大器电路;通过提取分析相关加速度传感器的性能参数,设计低功耗、低噪声且符合精度等特殊要求的前置放大器;同时对集成仪表放大器的主要电路特性和功耗进行了仿真分析;从仿真结果看,设计的三运放仪表放大器的关键参数—共模抑制比可以到达101 dB,整体性能良好;完成了对仿真结果的版图设计和验证,继而在华润上华0.5 μm CMOS标准工艺线上进行了流片,完成了芯片的封装测试,该测试结果显示运放的增益能够达到42 dB,功耗仅为5.25 mW,符合预期的设计目标。

关键词：片上集成;仪表放大器;共模抑制比;低功耗