陈 方，刘卫平，刘 礼，张勇军

（1. 中科院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室，上海 200050；2. 上海航天电子通讯设备研究所，上海 201109；3. 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京 100083）

级联式高阶∑ΔM数字式闭环微机械加速度计

陈 方1，刘卫平2，刘 礼3，张勇军3

（1. 中科院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室，上海 200050；2. 上海航天电子通讯设备研究所，上海 201109；3. 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京 100083）

基于Sigma-delta Modulator(∑ΔM)原理的数字闭环微机械加速度计不仅实现了力反馈闭环控制，同时直接完成信号的模数转换。基于全差分式电容微加速度设计了一种2-2级联式（MASH）高阶∑ΔM闭环系统——MASH2-2，并与传统的单环路二阶、四阶∑ΔM 闭环系统（SD2、SD4）进行了仿真分析比较，研制了原理样机。微加速度计是基于结构层厚度50 μm的SOI硅片通过DRIE刻蚀、气态HF释放等一系列微加工工艺得到，系统电路以数字化方式集成在FPGA中。常压下测试结果表明，样机的灵敏度为0.876 V/g，噪声基底为-110 dB，零偏不稳定性为20 μg，静态温漂为40.8 μg/℃，量程为±20 g。

∑ΔM；微机械加速度计；数字闭环；模数转换；MASH2-2

基于 MEMS技术的电容式微机械加速度计以其重量轻、体积小、可集成化批量生产和低成本等优点在航空、航天、导弹等军工领域以及汽车安全、地质勘探、消费电子等民用领域都具有广泛应用前景[1-2]。开环工作的电容式微加速度计存在很多缺点，主要是动态范围小，带宽窄，线性度较差等，而模拟闭环工作方式不仅难以精确控制，而且易导致“吸附”现象的发生[3]。……