[發明專利]微機械加速度計小電容補償方法

有效

• 申請號: 201310033427.7
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103969468B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 江山
• 申請（專利權）人: 北京哲朗科技有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 李芙蓉;孫進華

本發明公開了一種微機械加速度計小電容補償電路的方法，是一種兩步式小電容補償方法，解決了在集成電路內部無法對小電容進行補償的不足。通過這種補償方法，可以實現在集成電路內部對aF量級電容進行準確的補償。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：首先對加速度信號進行前級放大并部分補償電容不匹配。由于信號放大的作用，使得電容不匹配也被放大，從而可在第二級放大部分用較大的電容來補償較小的電容不匹配值。本發明的有益效果是，可以實現在集成電路內部實現微小電容的補償（aF量級），從而實現微機械加速度計等電容傳感器的精準匹配。

技術領域

本發明涉及一種在微機械加速度計接口電路中實現小電容補償的方法。

背景技術

目前，微機械加速度計通常由三個極板組成兩個或多個隨加速度變化的電容。由于設計和生產過程中，會造成這些電容值的不一致，從而產生輸出信號的失調。現有技術采用在加速度計上極板和中間極板或中間極板和下極板之間并聯電容的方法來解決這個問題。隨著微機械加速度計尺寸的不斷減小，所需的補償電容值也隨之減小，目前已小過可在集成電路內部實現的最小電容值（通常為25fF）。而通過串聯實現小電容的方法又會引入寄生電容，從而影響系統性能。

發明內容

因此，為解決上述問題，本發明提出一種微機械加速度計小電容補償的方法，是一種兩步式小電容補償方法，解決了在集成電路內部無法對小電容進行補償的不足。通過這種補償方法，可以實現在集成電路內部對aF量級電容進行準確的補償。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：首先對加速度信號進行前級放大并部分補償電容不匹配。由于信號放大的作用，使得電容不匹配也被放大，從而可在第二級放大部分用較大的電容來補償較小的電容不匹配值。

本發明的有益效果是，可以實現在集成電路內部實現微小電容的補償（aF量級），從而實現微機械加速度計等電容傳感器的精準匹配。

附圖說明

結合附圖，可以更清楚的了解本發明的目的、特性及其他優點。

圖1是微機械加速度計的示意圖和電學模型。

圖2是現有技術對加速度計進行電容補償的電路原理圖。

圖3是本發明的電路原理圖。

圖中1.微機械加速度計結果圖，2.加速度計上基本，3.加速度計中間極板，4.加速度計下極板，5.補償開關，6.補償開關，7.補償電容1 ，8.反饋電容1，9.運放1，10.加速度計簡化電學模型，11.采樣電容，12.反饋電容2，13.運放2， 14.補償電容2。

具體實施方式

下面，將參照附圖對本發明的的優選實施例進行詳細說明。提供以下優選實施例只是為了更好的理解本發明。因此本發明并不局限于這些優選實施例，在不背離所附權利要求書中所披露的本發明范圍與精神條件下，可以對這些優選實施例進行修改。

具體實施方式如下：

圖1是微機械加速度計的示意圖和電學模型，如圖所示，微機械加速度計機構簡圖（1），加速度計由三層晶圓分別作為上極板（2）、中間極板（3）、和下極板（4）。三個極板組成由（10）所示上下兩個隨加速度變化的電容。

圖2是現有技術對加速度計進行電容補償的電路原理圖，如圖所示，現有技術實施例中，加速度計（10）上極板（2）和下極板（4）分別由兩個分時開關Φ1和Φ2控制，分別接到正參考電壓V+和負參考電壓V-。中間極板（3）接在運放（9）負輸入端。補償電容（7）由開關（5）（6）控制，分別接到上極板（2）或下極板（3），從而達到補償上下極板不匹配的問題。反饋電容（8）用來放大加速度信號。補償電容的最小值由集成電路內部可實現的最小電容值決定，通常為25fF。因此此電路無法補償電容值小于25fF的上下極板電容值不匹配。

圖3是本發明的電路原理圖，如圖所示，圖3在圖2的基礎上加入了第二個放大級。采樣電容（11）用來采樣第一級放大電路（圖2）的輸出信號，反饋電容（12）提供信號增益。運放（13）工作在負反饋模式下。補償電容（14）由兩個開關控制，根據上下極板電容不匹配的具體值，接在正參考電壓V+或負參考電壓V-。由于第一級放大的左右，在第二級，電容不匹配同樣被放大，因此第二級可以用較大的電容來補償上下極板間的微小電容差。采用本發明電路，上下極板間的電容不匹配可以補償到aF量級。