差分电容电压转换电路噪声性能分析及测试.pdf

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1、第24卷第9期传感技术学报Vo1．24No．9CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2011年9月Sep．2011PerformanceAnalysisandTestofNoiseinDiferentialCapacitancetoVoltageConversionCircuitZHANGXia，HUShichang，ZHUHuijie，1．DepartmentofElectronicEngineering，Xi’anUniversityofPosts＆Telecommunications，Xi’an710100，China；、＼2．Depart

2、mentofInformationScienceandElectronicEngineering，ZhejiangUnwe~ity，Hangzhou310027，China，Abstract：Thispaperpresentsanequivalentnoisemodelofdifferentialcapacitancetovoltageconversioncircuitwhichiswidelyusedincapacitivesensingaccelerometers．Thenoisefloorsofthecapacitancetovoltageconversioncircui

3、trealizedbydualamplifiers(twoinapackage)andtheinstrumentationamplifieraremeasured．Thecommon—modenoiseandthedifference—modenoiseinthenoisefloorofthecapacitancetovoltageconversioncircuitcanbecalculated．Thetestresultsshowthatthedifference—modenoise，whichwouldaffecttheresolutionofthecapacitivese

4、nsingaceelerometersystem，constitutesnearlyhalfthenoisefloorofthecapacitancetovoltageconversioncircuit．Keywords：differentialcapacitancetovoltageconversioncircuit；common-modenoise；difference—modenoiseEEACC：1285；2575doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．09．015差分电容电压转换电路噪声性能分析及测试张霞，胡世昌，朱辉杰／1．西安邮电学院电

5、子信息工程学院，西安710100；、＼2．浙江大学信息与电子工程学系，杭州310027／摘要：本文对电容检测式加速度计系统中广泛采用的差分电容电压转换电路建立了电容电压转换电路的等效噪声模型，并对双运放集成电路芯片所构成的差分电容电压转换电路的本底噪声以及仪表放大器输出端的噪声进行了测试，将电容电压转换电路本底噪声中的差模噪声分量和共模噪声分量进行了分离。测试结果表明影响加速度计系统噪声性能的差模噪声分量占电容电压转换电路本底噪声的50％。关键词：差分电容电压转换电路；共模噪声；差模噪声中图分类号：TH824文献标识码：A文章编号：1004-1699(2011)09-1301-

6、04近年来，在传感器微弱信号检测领域，电容检测电容电压转换电路的缺点在于产生幅度相同、相位以其温度系数低、功耗小、噪声低以及反应速度快、严格相差180。的载波信号比较困难。而单路载波灵敏度高、结构简单、易于与CMOS电路单片集成等调制型差分电容电压转换电路只需要一路载波信优点得到了广泛应用1-4]。目前对电容进行测量的号，采用高频载波进行调制的优点是可以有效的避主要手段是把电容信号转换为电压信号，通过对电开1／f噪声的影响，并且后级仪表放大器对信号进压信号的测量来问接获得电容的大小。电容电压转行差分放大，因此能很好的抑制共模干扰。单路载换电路主要有开关电容积分型和连续时间电容电

7、压波调制型差分电容电压转换电路相对于其他电路来转换型两种J。其中连续时间电容电压电路又可说具有噪声低、设计简单、线性度高、受寄生效应影以分为单路载波调制型检测电路和双路载波调制型响小等特点11-12]。检测电路。开关电容积分型电容电压转换电路中存本文基于电容检测式加速度传感器，研究单路载在时钟馈通、采样尖峰、寄生参数、电荷注入等问题，波调制型差分电容电压转换电路的噪声性能，并对电严重影响了转换电路的性能lO]。双路载波调制型容电压转换电路的本底噪声进行测试，指出本底噪声收稿日期：2011—0