一种提高电容式硅微加速度传感器输出稳定性的闭环电路

摘要

本发明属于传感器技术领域，提供了一种提高电容式硅微加速度传感器输出稳定性的闭环电路，包括加速度计，所述加速度计包括由上极板、下极板和中间质量块构成的差分电容；还包括检测电路，所述检测电路包括电荷放大电路、差分放大电路、PI控制电路、第一方波生成电路、第二方波生成电路和开关信号生成电路；所述第一方波生成电路和第二方波生成电路分别生成频率相同的反馈电压±V_F和偏置电压V_R，反馈电压±V_F、偏置电压V_R和差分电容两端的激励电压±V共同作用于差分电容产生静电力。本发明将直流形式的偏置电压和反馈电压改为交流方波形式，从而减少电荷在介质层中的积累，达到提升输出电压的稳定性的目的。

主权项

一种提高电容式硅微加速度传感器输出稳定性的闭环电路，其特征在于：包括加速度计，所述加速度计包括由上极板、下极板和中间质量块构成的差分电容；还包括检测电路，所述检测电路包括电荷放大电路、差分放大电路、PI控制电路、第一方波生成电路、第二方波生成电路和开关信号生成电路；所述差分电容的质量块接入电荷放大电路的输入端，所述电荷放大电路将检测到的差分电容信号C₁、C₂的差值转化为交流电压信号V₁；所述电荷放大电路的输出端接入差分放大电路的输入端，所述差分放大电路将交流电压信号V₁转化为直流电压信号V₂；所述差分放大电路的输出端接入PI控制电路的输入端，所述PI控制电路将直流电压信号V₂进行放大和滤波后得到最终输出电压V₀；所述开关信号生成电路用以产生脉冲方波信号，所述脉冲方波信号输入到第一方波生成电路和第二方波生成电路中，作为第一方波生成电路和第二方波生成电路的控制信号；所述开关信号生成电路的输出端和PI控制电路的输出端分别接入第一方波生成电路不同的输入端，所述第一方波生成电路的两个输出端分别接入差分电容的上极板和下极板，以形成闭环回路；所述开关信号生成电路的输出端和5V直流电源分别接入第二方波生成电路不同的输入端，所述第二方波生成电路的输出端接入差分电容的质量块；所述第一方波生成电路和第二方波生成电路分别生成频率相同的反馈电压±V_F和偏置电压V_R，反馈电压+V_F和激励电压+V_i共同作用于差分电容上极板，反馈电压－V_F和激励电压－V_i共同作用于差分电容下极板，偏置电压V_R作用于差分电容质量块，激励电压±V_i、反馈电压±V_F和偏置电压V_R共同作用于差分电容产生静电力。