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为了实现高性能闭环微加速度计检测系统,本文对全差分检测电路进行了研究。检测电路分为全桥平衡模块、电荷放大器模块、信号放大模块、相关双采样模块、采样保持模块、闭环反馈模块、低通滤波模块和数字时序控制模块。本文对电路各模块的具体设计方法给出了详细的分析和介绍,并对电路系统的误差电压和噪声做了详尽的分析,以这些理论分析结果来优化电路性能。分析结果表明,对于给定的传感器结构,前级运放单位增益带宽和等效输入噪声、电荷放大器反馈电容、系统采样频率、参考电压源噪声、激发电压大小和前级运放输入端寄生电阻对电路性能影响很大。在实际设计中需要在灵敏度、量程、功耗、噪声、建立电压精度、工作带宽和信号保真度之间折衷。最终优化设计的电路等效输入噪声为1.63μg/-Hz1/2 ,可以与传感器结构噪声相比拟。利用商用0.5μm CMOS DPDM 18V/5V工艺库完成电路设计,采用Hspice进行电路仿真。仿真结果发现,全差分检测电路与单端检测电路相比,零点漂移最大减小了71.0%,线性度提高了62.5%。最终整体电路性能如下:在±5V工作电压下,对于1kHz激发频率加速度输入,系统灵敏度为0.308V/g,零点漂移-1.456mV,非线性为0.03%。本文完成了版图设计,并从版图布局、器件匹配、噪声保护和可靠性设计几个方面对版图进行了优化设计,Hspice后仿真结果为:在±5V工作电压下,对于1kHz激发频率±1g加速度输入,系统灵敏度为0.269V/g,零点漂移-106.54μV。本文也研究了PID控制器对检测电路系统的影响,研究表明:PID控制器使系统线性提高了66.7%;对于阶跃信号输入,PID控制器使系统响应速度提高了31%,也减小了信号的稳态误差。加入PID控制器最终电路性能为:对于1kHz激发频率下±1g加速度输入的信号输出,输出信号在1ms内达到稳定值,电路灵敏度为0.22V/g,系统零偏低于0.9mV。