何　鑫，王玮冰，祖秋艳，宋冬雪，孙业超

(1．中国科学院微电子研究所，中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室，北京　100029；2．江苏物联网研究发展中心，江苏无锡　214135)

0　引言

MEMS传感器前端读出电路因为其具有高线性度、电路结构简单和温度系数小等优点，正受到更多的关注和研究。然而MEMS前端读出电路位于处理电路中引入噪声和失调的重要位置，这些噪声和失调必须通过电路处理技术将其消除。常用减小噪声和失调的技术有相关双采样[1](CDS)、自稳零技术(auto-zero)和斩波放大技术[2](chopper)等。通过比较，在连续时间放大电路中，斩波放大技术可以更好地减小低频噪声和失调，但是由于调制解调过程中引入了开关尖峰和电荷注入，所以在斩波频率附近产生纹波即残余失调。为了消除残余失调，提出了采用伪随机频率[3]斩波，即利用伪随机频率信号的自相关性[4]，减小剩余的残余失调[5]和残余的波动幅度。

1　伪随机频率斩波检测原理

1．1斩波放大原理

图1为一个传统MEMS斩波放大电路[2]的简图，调制器S1和解调器S2同时受到斩波频率时钟CLK控制，左侧是一个典型的可变MEMS电容电桥电路，中间的运算放大器A1能够将传感器的输出信号进行放大处理，通过解调器S2将失调和噪声调制到高频，最后低通滤波器P1将高频的噪声和失调滤除，被解调器S2解调的低频信号则无衰减地通过低通滤波器P1，得到放大后的传感器信号。

图1　传统MEMS斩波放大电路简图

采用斩波技术后，运算放大器A1中的失调电压VOS被消除，但是调制器S1和解调器S2的开关尖峰和电荷注入效应会产生额外的残余失调电压。……