张 航，金湘亮，杨 柳



一种用于MEMS加速度传感器的低功耗低噪声全差分电路

张 航，金湘亮，杨 柳

（湘潭大学 微电子科学与工程系，湖南 湘潭 411105）

设计了一种用于MEMS加速度传感器的低功耗低噪声的全差分电路，采用套筒式电路结构，增加了输出阻抗，减少了功耗和噪声。适当的共模反馈，提高了环路足够的补偿，避免了输出信号的失真，确保获得好的相位裕度以及一个快速的反应。在0.5 μm CMOS工艺模型下，Cadence Spectre电路仿真的结果表明，电源电压为5 V，频率的范围是0.1 Hz到100 MHz时，得到电路的噪声大小是5.777 891 μV·Hz–1/2，功耗大小为41.768 mW，版图的面积为1834.18 μm×1446.87 μm。这一电路可以用于地震监测以及石油勘探等领域。

低功耗；低噪声；全差分电路；套筒式；共模反馈；版图

在过去的几十年里，MEMS（Microelectro Mechanical System）加速度传感器在模拟电路设计研究领域已经变得越来越具有挑战性和吸引力。在日常生活领域中[1-3]，应用于移动电话上的触摸屏，也是MEMS加速度传感器的一个常见示例。带有高精度特性的模拟技术帮助科研人员实现了低功耗以及扩充了输出电压摆幅（动态范围）的性能。此外，在适当的电源电压下，为了实现宽的输出电压摆幅，全差分电路是非常适合被采用的电路之一。另一方面，绝大多数模拟电路前置运放中，全差分电路都被用于降低闪烁噪声、提高增益以及降低功耗。但是，全差分电路应用的必不可少的条件之一是需要电路具有相对高的环路增益[4]。

在传统的电路里，比较常见的运算放大器主要有两级运算放大器、增益提高运算放大器、折叠式共源共栅电路以及套筒式共源共栅电路[5-7]。……