微加速度传感器是MEMS的重要研究领域之一,在工业控制、环境监控、汽车系统以及生物医疗诊断等众多领域有着广泛的应用。电容式微加速度传感器是一种典型的MEMS产品,有关它的建模、仿真和优化设计研究,对于提高产品性能、缩短研制周期、降低成本有着极为重要的意义。本文基于国内外电容式微加速度传感器的结构特点,分析了微机械结构和闭环微加速度传感器工作原理,研究了sigma-delta调制技术,在此基础上建立了sigma-delta电容式微加速度传感器系统模型。系统采用sigma-delta二阶调制器结构对信号进行模数转换。同时调制器提供反馈信号,实现了电容式微加速度传感器系统的闭环工作模式。本文对系统级非理想因素进行了详细分析。文中在SIMULINK环境下构造了传感器系统的非理想因素模型,为了满足行为级对sigma-delta电容式微加速度传感器系统的仿真需要,建立了非理想情况下整体系统的仿真模型,并且分别验证了单一非理想因素对系统的影响。仿真结果表明,考虑到所有非理想因素的影响,最坏情况下,系统信噪比达到76dB,可以实现12位精度。本文设计了二阶调制器具体电路结构。着重论述了调制器的关键电路工作原理以及设计思想。基于0.35umCMOS标准工艺,设计了运算放大器、开关电容电路、积分器、比较器、时钟产生等电路模块。通过HSPICE电路级仿真,验证了模块的正确性。文中所设计系统模型和调制器电路均达到设计要求,可以实现ug分辨率加速度传感器的功能。