赵宇飞， 李 扬， 于 明

（1.河北工业大学 信息工程学院，天津 300400；2.南开大学 信息技术科学学院，天津 300071）

微型加速计正在广泛地应用于自动安全与稳定系统，导航系统，振动监测，游戏控制器[1-4]。加速计一般是采用带动态质量块检测的差分电容。一般情况下，加速计转换加速度为位移，然后再将位移转化为为电势。这样既能方便地确定信号状态和又能进行后续操作。动态质量块，张量，以及中心电极的阻尼衰减是决定设备敏感度与反应频率的主要因素。高性能CMOS数字信号处理器需要的低频，高效的Σ-Δ调制器。Σ-Δ调制器能够实现线性增益，并进行数模转换。Σ-Δ调制器通过牺牲振幅的精度来提高时间的精度，避免了复杂精度模拟电路的困难[5]。

文中加速计包含一个前端电荷放大器和一个后端一阶开关电容调制器。加速计为开环电路，能够实现电容到数字的转换。开环电路既能减少芯片面积，又能减少功率消耗[6]。消除低频噪声是MEMS接口的重要指标。设计中电荷放大器的Σ-Δ积分器均采用CDS来消除低频噪声和失调。

1 功能模块及电路设计

图1 功能模块图Fig.1 Functional block

功能模块图如图1所示。图2为整个接口电路的电路图。前端SC电荷放大器将电容的变化转换成电压，用来表示质量块的位移。以频率fs取样连续时间信号，使高于尼奎斯特频率 （fN=fs/2）的所有高频部分出现在从直流到fN的频带中。为避免破坏低频信号，在采样之前加一个低通反锯齿滤波器（AAF）。AAF滤波器能滤除信号中的高频部分，避免了信号的混叠。……