應用於慣性感測器之微電容感測電路設計、模擬與測試

The Design, Simulation and Test of Micro Capacitive Sensing Circuits of inertial sensor

謝宜樹(Yi-Shu Hsieh)

指導教授 ： 曾繁根

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2006年)

摘要

本論文計畫書主要以研究電容式用於慣性感測中的微型陀螺儀系統後段之感測電路為主，由於所感測的電容訊號極微小(約為10-15F)，故需要一能抵抗雜訊、高準確度的電路系統來作感測。計畫書中說明四種常見的感測電路，並且說明電路上的不理想特性及來源，以及如何改善，經由分析後，我們選擇以差動輸出的方式作為微電容感測電路的架構，原因是此架構可以消除共模的雜訊，又由於差動式輸出的電容感測電路架構簡單，沒有開關切換時電荷注入所產生的誤差，且藉由差動的方式可以將雜散電容給消除。並且加入的共模回授電路，可將輸出共模位準拉回設計值，回授作用下，漸漸回到平衡狀態，並且其值大約在1.4V。
而經由HSPICE電路模擬得知所設計的電路其輸出增益為4.6mV/fF，總輸出雜訊約為2.2232mV，故可以得知電路最小可感測的電容值解析度約為0.48fF。而設計二的電路經HSPICE模擬得到輸出增益為70.48mV/fF，總輸出雜訊約為2.8906 mV，故可以得知電路最小可感測的電容值約為41aF。

關鍵字

電容式感測電路 ； 陀螺儀 ； 慣性感測器

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Capacitive Sensing Circuits ； gyroscope ； inertial sensor

參考文獻

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