[发明专利]一种MEMS器件动态微弱电容检测电路

摘要

一种MEMS器件动态微弱电容检测电路，主要应用于电容式MEMS器件中动态微弱电容的变化检测，包括驱动信号发生电路、C/V转换单元、一级采样保持单元、二级采样保持单元和信号处理单元。驱动信号发生电路自激振荡产生稳幅稳频的正弦波信号，为C/V转换单元提供检测激励信号。C/V转换单元将微弱电容变化量转换成电压量，并经过仪表放大器输出可供后续一级采样保持电路处理的正弦波信号。一级采样保持单元对输入的正弦波进行正峰值点检测，当检测到正峰值点时输出信号保持正峰值点电压并持续半个正弦波周期不变，后半个周期则跟随输入信号变化，其输出信号作为二级采样保持单元待检测信号。

主权项

一种MEMS器件动态微弱电容检测电路，其特征在于：包括驱动信号发生电路(1)、C/V转换单元(2)、一级采样保持单元(3)、二级采样保持单元(4)和信号处理单元(5)；C/V转换单元(2)包括C/V转换器(21)和仪表放大器(22)；一级采样保持单元(3)包括一级采样保持电路(31)、90°相移网络(32)和一级采样保持电压比较器(33)；二级采样保持单元(4)包括二级采样保持电路(41)、反相器(42)和二级采样保持电压比较器(43)；驱动信号发生电路(1)自激振荡产生幅度频率稳定的正弦波信号，为C/V转换单元(2)提供检测激励信号，输出信号接至C/V转换电路(21)的输入端；C/V转换电路(21)依据微分原理将微弱电容变化量转换成比例电压量，并经过仪表放大器(22)输出幅值与参考电容和待测电容值差成正比的正弦波信号，该正弦波信号输入至一级采样保持单元(3)的输入端；一级采样保持单元(3)将输入的正弦波一路输入一级采样保持电路(31)，另一路输入至90°移相网络(32)，90°移相网络(32)对于输入信号进行90°移相后输入至一级采样保持电压比较器(33)正输入端，当一级采样保持电路(31)输入信号达到正峰值点时，输入至一级采样保持电压比较器(33)的移相后信号过零点，此时一级采样保持电压比较器(33)过零点触发，为一级采样保持电路(31)提供采样保持触发信号，一级采样保持电路(31)将其输入信号进行采样保持；同样，当一级采样保持电路(31)输入信号到达负峰值点时，一级采样保持电压比较器(33)过零点触发为一级采样保持电路(31)提供跟随触发信号，一级采样保持电路(31)此时跟随输入信号，一级采样保持电路(31)输出信号至二级采样保持电路(41)输入端；二级采样保持单元(4)中反相器(42)将90°移相网络(32)的输出信号再进行反相为二级采样保持电压比较器(43)提供电压比较信号，当一级采样输出信号处在保持阶段时，二级采样保持电路(41)对输入信号进行跟随，当一级采样输出信号处在跟随阶段时，二级采样保持电路(41)对输入信号进行采样保持，这样，二级采样保持单元(4)输出信号为准直流信号，其电压值与待测电容和参考电容值之差成正比，并输入至信号处理单元(5)输入端；信号输出单元(5)对信号进行低通滤波和平滑处理，输出与待测电容变化量成正比的直流信号。