静电驱动MEMS谐振式压力传感器闭环拓扑研究

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ＡｂｔａｔＣｏｅ —ｏｐｔｐｌｇｌｙｎｉｏｔｎｏｅｉｕｔｉｉｇｒｌｂｅｏｃｌａｉｎｆｒｒｓｎａｔｐｅｓｒｅｓｒＡｓｒｃ：ｌｓｄｌｏｏｏｏｙｐａｓａｍｐｒａｔｒｌｎｓｓａｎｎｅｉｌｓｉｔｏｅｏｎｒｓｕｅｓｎｏ．ａｌｏｈｂｉｄｌｆｙｉａＭＥＭＳｅｏａｔｐｒｓｕｅｅｓｒｗｈｉｈｓｒｖｎｂｅｅｔｏｔｔｆｒｅｎｄｅｓｄｙｙｒｄｍｏｅｏａｔｐｃｌｒｓｎｎｅｓｒｓｎｏ，ｃｉｄｉｅｙｌｃｒｓａｉｏｃａｓｎｅｂｃｃｐｃｔｎｅｃａｅｗａｃｎｓｒｃｅｔｅｅｒｈｔｅｉｆｕｎｅｏｌｓｄｌｏｏｏｏ．ｕｌｓｄｌｏｏｏｏｉｓａａｉａｃｈｎｇｓ，ｓｏｔｕｔｄｏｒｓａｃｈｎｌｅｃｆｃｏｅｏｐｔｐｌｇＦｏｒｃｏｅ —ｏｐｔｐｌｇｅｙ
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（西北工业大学微／纳米系统陕西省重点实验室，西安７０７）１０２
摘要：谐振式压力传感器闭环拓扑结构对保持机械谐振器振荡的稳定性和可靠性起着重要作用。针对一种典型结构的静电
驱动电容检测ＭＥ谐振式压力传感器，ＭＳ在分析工作原理的基础上，构建了其混合信号模型。基于该模型搭建了自激振荡、自动
ｉｃｕｉｇｅｆｏｃｌａｉｎ，ａｔｍａｉｇｉｃｎｒｌｒｈａｅＬｃｅＬｏｐｎｓｌ－ｓｉａｉｎｎｌｄｎｓｌ－ｓｉｔｏｌｕｏｔｃａｎｏｔｏｌ，Ｐｓ — ｏｋｄｅｏａｄｅｆｏｃｌｔｗｉａｔｍａｉｇｉｌｏｔｕｏｔｃａｎｈｃｎｒｌｅ，ｒｍｐｏｅｎｔｅｈｂｉｄ１Ｕｓｎｇａｍｉｅｉｎｌｓｍｕａｉｎｐａｆｒ，ｅｏａｃｉｌｔｏｎｏｔｏｌｒｗｅｅｅｌｙｄｉｈｙｒｄｍｏｅ．ｉｘｄｓｇａｉｌｔｏｌｔｍｐｒｒｎｅｓｍｕａｉｎａｄｏｆｍ
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增益控制、锁相环和带ＡＣ的自激振荡四种闭环拓扑结构。在混合信号仿真平台下，四种拓扑结构在起振状况、Ｇ对自动频率跟踪特性、抗冲击性和频率稳定性四个方面进行了仿真比较。结果表明，锁相环闭环拓扑结构表现出较好的综合性能。
关键词：ＭＳ谐振式压力传感器；ＭＥ；闭环拓扑；频率跟踪；ＬＰＬ
ＷＮＧＹｚａ，ＵＮＷｉｅｇＲＮｅ，ＩＯＤｙｎＡｕｈｏＹＡｅｈｎ，ＥＳｎＱＡａｏｇｚ
（ｃｎａｏＥｅｒｍｃａｉｌｙｔａｏａｏＮｒｗｓｒｏｙｃｎｃｌｎｅｓｙＸ ’ ｎ７０７ＣｉａＭｉｏａｄＮｎｌｔｅｈｎａｓｒＬｂｒｔｒｏｔｅｔｎＰｌｅｈｉｉｒｔ，ｉａ１０２，ｈｎ）ｒｃｏｃＳｅｎｙ，ｈｅｔａＵｖｉ
第２４卷第７期
２１０１年７月
传感技术学报
ＣＮＳＯＵＡＬＯＦＳＮＳＳＡＮＴＡＯＲＨＩＥＥＪＲＮＥＯＲＤＡＣＵＴＳ
Ｖｏ．４Ｎｏ７１２．
Ｊｌ０１ｕｙ２１
Ｃｌｓｄ— ｏｐｌｇｅｏｅｔｏｔｔｃＤｒｖｓｎｎｅｓｒｅｓｒｏｅＬｏｐＴｏｏｏｉｓｆｒＥｌｃｒｓａｉｉｅＲｅｏａｔＰｒｓｕｅＳｎｏ
ＥＡＣ７３ＥＣ：２０
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ — ６９２１．７０８ｏ：０３６／．ｓ．０４１９．０１０．０ｓ
静电驱动ＭＥＭＳ谐振式压力传感器闭环拓扑研究
王玉朝，伟政，苑任森，大勇乔