张 博, 赵宏亮, 冯佳杰, 刘兴辉, 宦鼎来, 赵 野

(1.辽宁大学 物理学院,辽宁 沈阳 110036；2.中国科学院 微电子研究所,北京 100029；3.北方工业大学,北京 100043)

0 引 言

谐振式传感器是利用谐振元件将被测参量转换为频率信号的一种传感器。当被测参量发生变化时,振动元件的固有频率会随之改变,通过相应的检测电路,就可以得到与被测参量成一定关系的电信号[1]。传感器信号本身无法被检测到,必须具有外围接口电路为其提供必要的信号放大、处理及驱动等电路功能,接口电路的性能决定了传感器的精度。随着环境监测、医疗电子、红外探测、战场感知等对小型化、低功耗、快速响应、高精度、高可靠的新一代传感器的需求不断增长,研究开发相匹配的高性能接口电路也变得十分迫切和突出。

1 谐振式微悬臂梁传感器接口电路

谐振式微悬臂梁传感器的输出信号很微弱,文献[2]通过将信号滤波、放大处理等电路搭建成板级接口电路以满足传感器闭环系统的要求,其锁相功能采用MAX038信号发生器实现；文献[3]设计了基于FPGA的数字锁相环(phase-locked loop,PLL)的闭环接口电路；徐善轩等人设计的谐振式微悬臂梁便携式气体检测仪中通过数字信号处理芯片DSP28335实现软件锁相的功能[4]；PLL是实现频率捕获和跟踪微悬臂梁的闭环电路关键部分,但由于板级电路存在寄生电容、电阻、电磁环境等噪声的影响可能会将微小信号淹没或者产生较大误差。为了得到更高质量的传感器信号,本文利用……