Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Методика расчета емкостного интерфейса микромеханического акселерометра

Схема емкостного микроакселерометра показана на рисунке 1.

Ускорение определяется исходя из смещения чувствительного элемента, которое может быть измерено различными путями. Для технологии емкостных датчиков, смещение определяется измерением изменения емкости между чувствительным элементом и соседними неподвижными электродами. Низкая паразитная емкость, достигнутая благодаря единой интеграции - ключ к улучшению чувствительности этой технологии.

Рисунок 1. Образец конструкции

Часто используемый емкостный чувствительный интерфейс - односторонний полумостовой интерфейс, показан на Рисунке 1.1 (а). Изменение в емкости может быть измерено, путём запитывания концов мостика и используя центральный узел как выход. Полностью дифференциальные интерфейсы всегда предпочитаются их односторонним аналогам из-за лучшего подавления помех электропитания и в первую очередь нейтрализации соединений подложки.

В некоторых разработках смещение определяется емкостным полумостиком, модуляцией центрального узла (то есть, чувствит. элемента) и подсоединением двух неподвижных концов к различным частям чувствительного интерфейса (рисунок 1.1 (б)). Так как в этом случае есть только один модуляционный узел вместо двух дифференцированных, во входных узлах дифференциального интерфейса появится существенный синфазный сигнал.

Эта схема требует наличия на входе специальной схемы обратной связи синфазного сигнала, чтобы улучшить ослабление соотношения синфазного сигнала на входе и динамический диапазон, однако, за счет дополнительного шума и сокращения ширины полосы пропускания частот.

(а) (б) (в)

Рисунок 1.1Различные схемы емкостных чувствительных интерфейсов

Рассогласование между двумя паразитными конденсаторами (Cp1, Cp2) приводит к смещению, которое может стать солидным источником ухода при изменениях окружающих условий.

Полностью дифференциальный емкостный мостовой интерфейс, показанный на рисунке 1.1 (в), описан в этом разделе. Используя преимущества многочисленных проводников в структурном слое, эта конструкция может приблизительно удвоить чувствительность топологии полумостика с тем же самым значением чувствительной емкости. Поскольку интерфейс является действительно полностью дифференциальным, может быть достигнуто, очень высокое значение коэффициента ослабления синфазного сигнала на выходе.

Нет никакой необходимости в дополнительной электрической схеме для обратной связи синфазного сигнала на входах чувствительной электроники.

Жёсткая рамка, включенная в конструкцию чувствительного элемента, обеспечивает минимизацию паразитной емкости, от сигнального тракта до подложки, а также позволяет применить методику согласования изгиба подвижных и неподвижных зубцов гребенки.

Для обеспечения обратной связи и в целях самопроверки, четыре электростатических привода помещены в углы датчика. Зубцы гребенки обратной связи отделены от чувствительных зубцов гребенки для упрощения разработки синхроимпульсов и минимизации возможных пробоев.

Другие статьи по теме:

Задачи и полномочия ФССП России Федеральная служба судебных приставов (ФССП России) - федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по обеспечению установленного порядка деятельности судов, исполнени ...

Исследование параметров и аномалий длинной оптической линии В настоящее время системы связи стали одной из основ развития общества. Спрос на услуги связи, от обычной телефонной связи до широкополосного доступа в Интернет, постоянно растет. Это п ...

Амплитудная модуляция. Функция Берга Радиотехника - научно-техническая область, задачами которой являются: ) изучения принципов генерации, усиления, излучения и приема электромагнитных колебаний и волн, относящихся к ...