[发明专利]加速度计的前端电路

说明书

本发明涉及一种加速度计的前端电路，用于连接加速度传感器以获取原始模拟信号，并对所述原始模拟信号进行前端处理，包括：放大电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，并将所述原始模拟信号进行放大；模数转换电路，与所述放大电路连接，用于对放大后的原始模拟信号进行模数转换；所述模数转换电路为Σ‑△模数转换器，用于在模数转换的同时实现信号的低通特性。上述前端电路，由于采用Σ‑△模数转换器实现信号的低通特性，因此可以减少低通滤波器的使用，从而节省面积、简化设计、避免了信号被低通滤波器引入的噪声干扰。同时Σ‑△模数转换器是数字电路实现，较模拟电路面积小。因此该前端电路能够提高噪声抑制且器件整体面积更小。

技术领域

本发明涉及加速度传感器技术领域，特别是涉及一种加速度计的前端电路。

背景技术

MEMS加速度计就是使用MEMS技术制造的加速度计。由于采用了微机械技术，具有体积小，重量轻和功耗低等优点。广泛应用于振动检测、方位检测、消费应用、动作识别等领域。

压阻式的加速度计利用PZT(锆钛酸铅)陶瓷的压电效应制成。当PZT陶瓷受到压力时，它的电阻值发生变化。通过将压电电阻桥式连接，把电阻值的变化转化为电压的变化。通过专用ASIC进行检测、放大和修正，然后输出与加速度值对应的二进制数字信号。

加速度计中的传感器感应输出的电压信号一般在几个毫伏或是几十毫伏，非常微弱。如果直接输入到模数转换电路(ADC)，则输出动态范围低，精度下降。因此必须先滤波后放大再量化，滤波器和放大器本身噪声很容易引入系统干扰信号精度。

传统的加速度计的前端部分如图1所示，抗混叠低通滤波器采用无源的RC低通滤波器，线性好但驱动能力弱，需要外接缓冲驱动电路，噪声性能差，无法实现高精度检测。同时低通滤器的面积较大，所以成本较高。低通滤波器后的放大电路中的运算放大器采用自动归零等技术抑制噪声，噪声抑制和面积相关，小的噪声需要牺牲很大面积。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高噪声抑制且器件整体面积更小的用于加速度计的前端电路。

一种加速度计的前端电路，用于连接加速度传感器以获取原始模拟信号，并对所述原始模拟信号进行前端处理，包括：

放大电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，并将所述原始模拟信号进行放大；

模数转换电路，与所述放大电路连接，用于对放大后的原始模拟信号进行模数转换；所述模数转换电路为Σ-△模数转换器，用于在模数转换的同时实现信号的低通特性。

在其中一个实施例中，所述放大电路包括：

第一斩波电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，对原始模拟信号进行斩波处理；

运算放大电路，与所述第一斩波电路连接，将第一斩波电路的输出信号进行放大处理。

在其中一个实施例中，所述第一斩波电路设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，并包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；其中：

所述第一开关连接在第一输入端和第一输出端之间；

所述第二开关连接在第一输入端和第二输出端之间；

所述第三开关连接在第二输入端和第一输出端之间；

所述第四开关连接在第二输入端和第二输出端之间；

且所述第一开关和第四开关由第一时钟控制开关，所述第二开关和第三开关由第二时钟控制开关；所述第一时钟和第二时钟为非交叠时钟。

在其中一个实施例中，所述运算放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器以及电阻网络；

所述第一斩波电路的第一输出端与第一运算放大器的同相输入端连接；