[实用新型]一种MEMS电容式加速度计接口电路

说明书

本实用新型涉及一种MEMS电容式加速度计接口电路，包括敏感单元和读出装置；读出装置包括：开关、前置放大器和正参考电压以及共模电压产生电路；正参考电压以及共模电压产生电路包括升压电荷泵以及第一低噪声线性稳压器和第二低噪声线性稳压器；其中，第一低噪声线性稳压器和升压电荷泵构成正参考电压产生电路，第二低噪声线性稳压器和升压电荷泵构成共模电压产生电路；其中，正参考电压产生电路用于产生一个相对于低输入电源电压两倍或者更高的高压，并转化为相当于低输入电源电压两倍的正参考电压；共模电压产生电路用于产生一个相对于低输入电源电压两倍或者更高的高压，并转化为相当于低输入电源电压一半的共模电压。

技术领域

本实用新型涉及电容式惯性传感器，特别涉及一种MEMS(Micro ElectroMechanical System)电容式加速度计接口电路。

背景技术

电容式惯性传感器一般包括加速度传感器和陀螺仪等惯性传感器，由这些惯性传感器实时测量运载体相对于地面运动的加速度等参数，以确定运载体的位置和地球重力场参数，并将被测量的变化转化为电容的变化。

下面以MEMS(Micro Electro Mechanical System)电容式惯性传感器为例进行介绍。

随着MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术的日益成熟，MEMS电容式惯性传感器由于具有体积小、灵敏度高、直流特性稳定、漂移小、功耗低、温度系数小等优点被广泛的运用，然而MEMS电容式惯性传感器的电容变化小，所以要求MEMS电容式惯性传感器伺服电路具有精度高，线性度好，动态范围大等特性。

现有MEMS电容式惯性传感器伺服电路从结构分为闭环结构和开环结构两种，从输出信号分为模拟信号输出和数字信号输出。开环结构的电容式惯性传感器伺服电路在线性度和测量量程以及动态范围等都受到制约；闭环实现方案分为两种，一种是基于模拟闭环的负反馈方案，一种是基于数字闭环的负反馈方案，基于数字闭环的负反馈方案拥有更好的的动态测量精度以及温度稳定性，还可以实现数字化输出。不管是闭环电路还是开环电路，都要包含接口电路。

现有MEMS电容式惯性传感器伺服电路的输入电源通常是双电源或者是高压的单电源，方便实现MEMS敏感单元的正负参考电压以及高输出灵敏度。高压电路中所采用的高压器件性能往往不如低压器件，限制了整个系统的性能。同时高输入电源意味着高功耗，在物探、惯导等需要电池供电的应用中，不适宜长时间作业。低输入电源通常也会减小MEMS敏感单元的正负参考电压值，在闭环应用中不能提供足够的反馈力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供了一种单电源MEMS电容式加速度计低功耗开环结构接口电路，并具有优秀的噪声抑制能力。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种MEMS电容式加速度计接口电路，包括敏感单元和读出装置；读出装置包括：开关、前置放大器和正参考电压以及共模电压产生电路；正参考电压以及共模电压产生电路包括升压电荷泵以及第一低噪声线性稳压器LDO1和第二低噪声线性稳压器LDO2；其中，第一低噪声线性稳压器LDO1和升压电荷泵构成正参考电压产生电路，第二低噪声线性稳压器LDO2和升压电荷泵构成共模电压产生电路；其中，正参考电压产生电路，用于产生一个相对于低输入电源电压两倍或者更高的高压，并将相对于低输入电源电压两倍或者更高的高压转化为相当于低输入电源电压两倍的正参考电压；共模电压产生电路用于产生一个相对于低输入电源电压两倍或者更高的高压，并将相对于低输入电源电压两倍或者更高的高压转化为相当于低输入电源电压一半的共模电压。

进一步的，正参考电压产生电路的输出和地分别作为MEMS敏感单元的正负参考电压，共模电压产生电路的输出作为MEMS敏感单元和前置放大器的共模电压。

进一步的，前置放大器通过低输入电源供电，采用高性能的低压MOS管设计。

进一步的，接口电路应用于低功耗开环或者闭环加速度计接口电路。