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1、微传感器微弱电压信号读出电路芯片设计 中国科学技术大学 硕士学位论文 微传感器微弱电压信号读出电路芯片设计 姓名：郭攀 申请学位级别：硕士 专业：微电子学与固体电子学 指导教师：孔德义 20100501 摘要 摘要 微传感器是采用微米级的微电子和微机械加工制造技术制作而成的新型传 感器，它具有体积小、重量轻、功能多、可靠性高以及易于实现智能化等特点， 已被广泛的应用在航空、航天、国防军事、工业过程控制以及医疗保健等领域。 微传感器中市场份额占有量最多同时也是使用比较广泛的是微加速度传感器和 微机械陀螺仪。微加速度传感器的作用是测量加速度，是一种基于MEMS技术 的微型惯性仪表微加速度传感器。微
2、机械陀螺仪是一种用来测量物体运动的角 度或角速度的传感器，它是采用与集成电路工艺相似的MEMS工艺制造的。这 些高精度的微传感器系统对后续读出电路要求很高，因为后续读出电路的噪声 性能主要决定了微传感器系统能探测到的最小信号幅度，因此很有必要研究设 计一种高精度的微传感器后续读出电路。 本论文依据常见的微电容式传感器的相关参数指标设计了高精度的信号读 出电路芯片。首先提出了整体读出电路结构框图，然后采用新加坡特许Chanered 035岬CMOS工艺设计了读出电路结构中的单端运算放大器、时序电路以及 ESD静电保护电路，不仅完成了这些电路模块前端设计工作的电路结构设计、 原理图的Spectre
3、仿真以及电路元器件参数的确定等，也完成了后端设计工作的 版图绘制、版图的DRC、ERC、LVS验证以及版图的寄生参数提取和后仿真等， 成功流片后对芯片进行封装，然后设计用于测试读出电路芯片性能的电路板， 把封装好的芯片焊接在PCB板上后，通过信号发生器、示波器、静电计等相关 测试仪器对读出电路芯片进行测试，得到较好的测试结果。 芯片测试 关键词：微传感器微加速度传感器读出电路版图 Abstract ABSTRACT Duetotheir characteristicsoflow outstanding volume，lightweight，multi andeaseof withsmart s
4、ensors functional，highreliablity integration systems，Micro basedonMicroelectronicand are ina Micromachiningtechnique widelydeployed of as control andmedical variatyareas，such aer6space，military,process careAmong volume them，the todatealebasedonMicroaccelerometersand largest applications Micro theirn
5、ame accelerometerandMicro gyroscopesAssuggest，Micro gyroscope used are forlinearaccelerationand accelerationmeasurements angular repectively, whichare manufacturedMEMS fromtraditional by processmainlyadopted integrated circuit theminimumdetectableareoften determined processSince signal by readoutcir
6、cuitsinthose readoutcircuitstailoredfor subsequent sensors，highprecison those are desirable applicationshighly A sensitivereadoutASICsuitablefor most Microinertial relatively capacitive sensorsis inthis readoutcircuit is a presentedworkFirstly,a diagramproposed，then and circuitESD circuitare single-
7、endedoperational amplifier,timing protection inChartered03 CMOS moduleS worknot designed 59m technology,thesedesign includesthecircuit structureS circuitschematicS only simulation, design，the Spectre thecircuit alsoincludesthereadout valuescalculation，but componentparameter circuit layoutSdesign，the DRC，ERC，LVSverification，the layoutS physical layoutS the extractionand andSO the parasiticparameter on，after layoutSpostsimulation final is PCBcircuitis solderthe l
