基于MEMS技术微电容压力传感器转换电路的设计
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于光纤传感技术和MEMS技术相结合的新型传感器。
它通过对光纤的应变进行监测和测量，实现压力信号的获取和传输。
光纤压力传感器具有体积小、重量轻、精度高、响应速度快等优点，在工业、医疗、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
本文对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行了设计和分析。
一、MEMS光纤压力传感器的工作原理MEMS光纤压力传感器由光纤传感元件和光电检测电路组成。
光纤传感元件一端固定，另一端则与受力物体相连。
当受力物体受到外界压力作用时，光纤被应变，导致传感元件长度发生微小变化，从而改变光纤传输的光功率。
光电检测电路通过检测光功率的变化来获得压力信号。
二、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计要点1. 光纤传感元件的选用：光纤传感元件的选择应考虑其灵敏度、稳定性、线性度等因素。
一般而言，采用光纤光栅或光纤光学腔等结构较为常见。
2. 光电检测电路的设计：光电检测电路的设计需要考虑光电二极管的工作点选择、放大电路的设计等因素。
由于传感器的输出光功率较小，因此需要采用高灵敏度的光电二极管，并通过放大电路将微小的光功率变化放大到适合A/D转换的电压范围。
3. 温度补偿电路的设计：光纤传感元件的灵敏度和稳定性受到温度的影响较大，因此需要设计温度补偿电路来抵消温度引起的误差。
一种常见的方法是采用温度传感器测量环境温度，并通过微处理器进行温度补偿。
三、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计分析1. 光纤传感元件的设计分析：光纤传感元件的设计需要考虑其应变灵敏度和机械结构的可靠性。
光纤光栅可以通过周期性的折射率调制来实现对光纤传输的调控，具有灵敏度高、线性度好的优点，适用于高精度的压力测量。
光纤光学腔则通过改变光纤的长度来改变光纤的传输特性，具有响应速度快的优点，适用于需要快速响应的场合。
MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计需要综合考虑光纤传感元件的选用、光电检测电路的设计和温度补偿电路的设计等因素。
基于MEMS技术的传感器设计与制造
基于MEMS技术的传感器设计与制造传感器是现代科技和工业领域中不可或缺的设备，它们能够感知和测量环境中的各种物理量，并将其转化为可读取的电信号。
而MEMS （微机电系统）技术的发展则为传感器设计与制造提供了新的解决方案。
本文将介绍基于MEMS技术的传感器设计与制造，并探讨其在不同领域中的应用。
一、MEMS技术概述MEMS技术是一种将电子元件、机械结构和微纳加工技术相结合的技术，通过制造微小的机械和电子元件，实现对微小物体的感知和控制。
这些微小的结构通常由硅、玻璃等材料制成，其尺寸通常在几微米到几毫米之间。
二、传感器的设计与制造原理基于MEMS技术的传感器设计与制造主要包括以下几个步骤：1. 传感器类型选择：根据需求确定所需的传感器类型，如压力传感器、温度传感器、加速度传感器等。
2. 器件设计：利用CAD软件进行传感器器件的设计，包括电路布局、机械结构设计等。
3. 微纳加工技术：利用光刻、湿法腐蚀等微纳加工技术，将设计好的结构制造在硅片上。
4. 器件组装：将微加工好的部件组装在一起，包括封装、焊接等工艺。
5. 电路连接：将传感器与相应的电路连接，以实现信号的采集和处理。
三、MEMS传感器的应用领域基于MEMS技术的传感器广泛应用于各个领域，以下是其中的几个具体应用案例：1. 汽车工业：MEMS加速度传感器可以检测车辆的加速度和倾斜角度，从而实现车辆动态稳定性控制和防翻滚系统。
2. 医疗领域：MEMS压力传感器可以在医疗设备中用于测量血压、呼吸、心率等生理参数，帮助医生判断病情和控制治疗效果。
3. 环境监测：MEMS湿度传感器和温度传感器可以用于气象观测、空气质量监测等环境监测应用，提供重要的气象和环境信息。
4. 工业控制：MEMS传感器可以用于机器人、自动化生产线等工业控制领域，实现对物体位置、力量等参数的感知和控制。
5. 移动通信：MEMS陀螺仪和加速度计等传感器被广泛应用于智能手机和可穿戴设备中，实现姿态检测、步数计算等功能。
基于MEMS技术的微型压力传感器设计与制备
基于MEMS技术的微型压力传感器设计与制备随着科技的不断进步，微电子力学系统（MEMS）技术在各个领域得到越来越广泛的应用。
其中，微型压力传感器作为MEMS技术的一个重要应用之一，具有非常广阔的应用前景。
本文将针对基于MEMS技术的微型压力传感器的设计与制备进行探讨。
首先，我们来了解一下什么是MEMS技术。
MEMS技术是Micro Electro-Mechanical Systems的缩写，即微电子机械系统。
它是一种将微米级机械结构和电子器件集成在一起的技术。
MEMS技术具有体积小、功耗低、响应速度快等特点，适合用于制备微型压力传感器。
微型压力传感器设计的关键之一是选择合适的工作原理。
常见的工作原理有压阻式、电容式和压电式等。
其中，压阻式传感器是基于材料电阻值的变化来检测压力的，电容式传感器则是基于电容值的变化来检测压力的，而压电式传感器则是利用压电材料的机械变形产生电荷的原理来检测压力的。
不同的工作原理适用于不同的应用场景，设计者需要根据具体需求选择合适的工作原理。
其次，合适的材料选择对于微型压力传感器的性能至关重要。
在MEMS技术中，常用的材料包括硅、玻璃和聚合物等。
硅材料具有优异的机械性能和化学稳定性，适合用于制备高精度的压力传感器。
玻璃材料具有良好的气密性和化学稳定性，适用于制备微型压力传感器的封装。
聚合物材料具有低成本和良好的加工性能，适合用于制备大规模的微型压力传感器。
在制备微型压力传感器时，关键的步骤之一是制备微结构。
常用的制备方法包括光刻、薄膜沉积和离子刻蚀等。
光刻技术是通过将光敏材料暴露于特定的光源下，然后进行显影和腐蚀等步骤，最终制备出所需的微结构。
薄膜沉积技术是将所需材料通过物理或化学方法沉积在基底上，形成所需的薄膜层。
离子刻蚀技术是通过将离子束轰击在材料表面，使材料发生腐蚀，最终制备出所需的微结构。
在设计微型压力传感器时，还需要考虑电路设计和信号处理等问题。
由于微型压力传感器输出的信号较小，通常需要进行放大和滤波等处理，以便得到准确可靠的信号。
基于MEMS技术的压力传感器设计与制造
基于MEMS技术的压力传感器设计与制造压力传感器是一种能够将压力信号转换为电信号的传感器装置。
随着科技的不断发展，MEMS（微机电系统）技术在压力传感器设计与制造领域得到了广泛应用。
本文将就基于MEMS技术的压力传感器的设计与制造进行详细介绍。
一、MEMS技术概述MEMS技术是一种将微尺度的机械和电子元件与传感器、执行器、控制电路等集成在一起的技术。
其制造工艺采用了集成电路工艺，并利用纳米级尺寸的材料和结构实现对微尺度力学和物理现象的控制与感知。
二、MEMS压力传感器的工作原理基于MEMS技术的压力传感器的工作原理是利用微米级别的材料和结构感知外界的压力变化，并将其转换为电信号。
其主要组成部件包括感压结构、微电子信号处理电路和封装结构。
感压结构通常采用微弯杆、微膜或微腔等形式，当外界施加压力时，感压结构会产生微小的形变，从而改变传感器的电阻、电容、振动频率等特性，实现对压力变化的测量。
三、基于MEMS技术的压力传感器的设计与制造过程1. 设计阶段：在设计阶段，需要根据压力传感器的要求确定设计参数，如量程范围、灵敏度、温度稳定性等。
然后，利用MEMS设计软件绘制感压结构的布局，并进行仿真分析，以验证设计的可行性。
2. 制造工艺：制造工艺是将设计图转化为实际器件的过程。
主要步骤包括材料选择、光刻、薄膜沉积、刻蚀、等离子蚀刻和封装等。
其中，光刻和薄膜沉积是关键的工艺步骤，通过光刻技术制备传感器的感压结构，通过薄膜沉积技术在传感器表面形成薄膜层，从而实现对压力的感知。
3. 测试与校准：制造完成后，需要对压力传感器进行测试和校准。
测试包括静态特性测试（如灵敏度、线性度等）和动态特性测试（如响应时间、频率响应等）。
校准是为了确保传感器的准确性和可靠性，可以通过与标准参考传感器比较，或利用专用测试设备进行校准。
4. 封装与应用：完成测试和校准后，将压力传感器封装，并根据具体应用需求进行集成与连接。
在封装过程中，需要考虑传感器的保护和防护措施，以提高其环境适应性和机械强度。
基于MEMS技术的压力传感器的设计与制造
基于MEMS技术的压力传感器的设计与制造随着科技的不断进步，MEMS技术在各个领域的应用越来越广泛，尤其是在传感器领域。
压力传感器是MEMS技术很好的应用领域之一，它具有高精度、高灵敏度、小尺寸、低功耗等优点，在工业、医疗、汽车、航空等领域都有广泛的应用。
那么我们来了解一下基于MEMS技术的压力传感器的设计与制造。
一、压力传感器的结构和原理压力传感器一般由感应元件、信号处理电路、输出电路和外壳等组成。
其中，感应元件是压力传感器的核心部件，它能将接收到的物理量转化为电信号。
根据工作原理的不同，感应元件可分为电阻应变式压力传感器、电容式压力传感器和微机械式压力传感器等。
微机械式压力传感器采用MEMS技术制造，其主要结构包括振膜、腔体、导电层、固定层等。
当压力作用于传感器的振膜时，会产生微小的挠曲变形，这种变形会引起振膜上的导电层与固定层之间的距离发生微小变化，从而改变电容值，进而以此计算出所受到的压力大小。
二、MEMS压力传感器的特点MEMS压力传感器由于采用了MEMS技术，具有多种特点，例如小尺寸、重量轻、精度高、响应速度快、可靠性高、耗能低等。
它的灵敏度可以达到1pa，且误差低于0.2%。
同时，MEMS压力传感器还具有抗震、抗干扰等特点，适用于复杂环境下的应用。
三、MEMS压力传感器的制造工艺MEMS压力传感器的制造工艺主要包括晶圆加工、腔体加工、导电层加工、封装等环节。
晶圆加工是制造MEMS传感器的首要步骤，其操作需要在净化的无尘环境下进行。
MEMS晶圆制造技术借鉴了集成电路基板的制造工艺，采用光阻制程、掩膜制程、蒸镀制程等方法，将感应元件、控制电路和连接引脚等集成制造在同一个芯片上。
腔体加工是将晶圆切割、腐蚀、粘接等工艺，形成传感器的腔体结构。
这一工艺需要掌握刀刃削减、激光刻蚀、离子束蚀刻等技术。
导电层加工是将铜、铝等金属制成薄膜，并利用微影技术进行加工，形成压敏电阻或电容等元件的常用工艺之一。
基于MEMS技术的压力传感器制备与测试
基于MEMS技术的压力传感器制备与测试近年来，微电机系统（MEMS）技术在传感器领域得到了广泛应用。
其中，基于MEMS技术的压力传感器因其小型化、高精度和低功耗等特点备受关注。
本文将探讨基于MEMS技术的压力传感器的制备和测试方法，以及其在不同领域的应用。
一、MEMS技术的压力传感器制备MEMS技术是一种将微尺度的机械结构与电子器件集成在一起的技术。
压力传感器是MEMS技术应用的重要领域之一。
在压力传感器的制备过程中，主要包括以下几个关键步骤：1. 压力传感器结构设计：首先需要确定传感器的结构，例如薄膜结构、柔性结构等。
结构的设计要考虑到压力传感器所要测量的压力范围和精度要求等因素。
2. 材料选择：在MEMS技术中，常用的材料包括硅、玻璃、金属等。
选择合适的材料对于传感器的性能至关重要。
例如，硅具有优良的机械性能和化学稳定性，常用于薄膜压力传感器的制备。
3. 制备工艺：MEMS技术的制备包括光刻、薄膜沉积、离子刻蚀等步骤。
光刻技术用于定义传感器的结构，而薄膜沉积和离子刻蚀则用于形成薄膜结构。
制备工艺的选择和优化将直接影响到传感器的性能。
4. 传感电路的设计与集成：制备好的压力传感器需要与传感电路结合，以实现信号的采集和处理。
传感电路的设计要考虑到传感器的输出信号特点和外部环境的干扰等因素。
二、MEMS技术的压力传感器测试压力传感器的测试是确保其性能和可靠性的关键环节。
常用的测试方法包括静态测试和动态测试。
1. 静态测试：静态测试用于测量压力传感器的零点漂移、灵敏度、线性度等参数。
在测试过程中，需要通过与标准压力源连接，以模拟不同的压力值，并检测传感器输出的电信号。
根据测试结果，可以对传感器的性能进行评估和调整。
2. 动态测试：动态测试用于测量压力传感器的频率响应等参数。
通过施加不同频率和幅度的压力信号，并检测传感器输出的电信号，可以确定传感器在不同频率下的响应特性。
动态测试可以用于评估传感器的动态性能和抗干扰能力。
基于MEMS技术的微型传感器开发
基于MEMS技术的微型传感器开发在当今科技飞速发展的时代，微型传感器已经成为众多领域不可或缺的关键组件。
从医疗健康到工业制造，从消费电子到航空航天，微型传感器的应用无处不在。
而基于 MEMS（微机电系统）技术的微型传感器的开发，则为这些领域带来了更为精确、高效和可靠的检测手段。
MEMS 技术的出现，为微型传感器的发展开辟了新的道路。
MEMS 是将微电子技术与机械工程融合在一起的一种创新技术，它能够在微小的尺度上制造出复杂的机械结构和电子元件。
利用 MEMS 技术制造的微型传感器，具有体积小、重量轻、功耗低、成本低等显著优点。
那么，MEMS 技术是如何实现微型传感器的开发的呢？首先，在设计阶段，工程师们需要根据具体的应用需求，确定传感器的类型、测量范围、精度要求等参数。
例如，在医疗领域中，用于检测血糖水平的传感器需要具备高精度和高灵敏度，以准确测量血液中的葡萄糖含量；而在工业自动化中，用于监测温度和压力的传感器则需要能够在恶劣的环境条件下稳定工作。
在制造过程中，MEMS 技术通常采用光刻、蚀刻、沉积等微加工工艺。
以制造一个压力传感器为例，首先在硅片上通过光刻工艺定义出传感器的结构，然后利用蚀刻技术去除多余的硅材料，形成薄膜或腔体结构。
接着，通过沉积工艺在表面上添加电极和绝缘层等部件。
材料的选择在MEMS 微型传感器的开发中也起着至关重要的作用。
常用的材料包括硅、二氧化硅、金属等。
硅具有良好的机械性能和电学性能，是制造 MEMS 传感器的主要材料之一。
二氧化硅则常被用作绝缘层，以防止电信号的泄漏。
金属如铝、金等则用于制作电极和导线。
在微型传感器的开发中，封装技术也是一个不可忽视的环节。
良好的封装能够保护传感器免受外界环境的干扰，提高其可靠性和稳定性。
封装材料需要具备良好的密封性、绝缘性和耐热性。
同时，封装的形式也需要根据传感器的应用场景进行选择，例如表面贴装式、插针式等。
微型传感器的性能测试是确保其质量和可靠性的重要步骤。
基于MEMS工艺技术的无线网络压力传感器芯片设计及应用研究
网 相 关 技 术 要 求 ，运 用 ＭＥ ＭＳ微 机 械 加 工 工 艺 技 术 和 ８英 寸 单 晶 硅
Ｅ 型硅 杯 结 构 ）相 当 于 一 个 周 边 固支
的平 膜 片结 构 （ 称 Ｃ型结 构 ， １ 俗 图 所 示） 膜 片 中心 有一 个厚 硬 心 岛 。 的 通 过 计 算 和 实 验 ， 芯 片 的 抗 过 载 和
严 格 的 要 求 。 而 ， 够 适 合 无 线 网 因 能
还 有 电 源 不 能 直 接 涉 足 物 体 或 区 域
抗 振 动 能 力 增 强 ， 同 时 也 能 扩 大 并 提 高 量 程 品种 及 延 长 使 用 寿 命 ， Ｅ
型 硅 应 在 硅 半 导 体 材 料 的 变 形 中 是 能 被 观 测 到 的 。 通 过 运 用
基 于 ＭＥ ＭＳ工 艺技 术 的 无线 网络压力传 感器 芯片设计及应用研究
郭 源 生 ， 忠 立 刘
（． １ 山东 大 学 控 制 科 学 与 工 程 学 院 ，山东 济 南 ２ ０ ６ ； ５ ０ １ ２ 中 国 科 学 院 半 导 体 所 ， 京 １０ ８ ） ． 北 ０ ０ ３
的 温 度 范 围 内 达 到 很 高 的 灵 敏 度 和
在 产 品 设 计 上 兼 顾 了传 感 器 指
标 参 数 的 通 用 性 ，便 于 芯 片 应 用 拓 展 到 其 他 领 域 ；避 免 造 成 其 参 数 的 非 专业性 配套 ， 温度 系数偏 高 、 其 过 载 能力低 、 敏 度参数 分散 等问题 ； 灵 芯 片 的 衬 底 浓 度 远 大 于 】 使 电 桥 ０， 电 阻 值 高 ， 低 功 耗 ， 长 供 电 电 池 降 延
基于MEMS技术的微型传感器设计与制造
基于MEMS技术的微型传感器设计与制造随着技术的快速发展，微型传感器在诸多领域中发挥着重要作用。
其中，基于MEMS（微机电系统）技术的微型传感器设计与制造也成为了研究的热点。
本文将就这一主题展开论述，介绍微型传感器的基本原理、MEMS技术的应用、设计过程以及制造工艺等内容。
首先，我们来了解一下微型传感器的基本原理。
微型传感器是一种能够将物理量转换为可测量电信号的装置。
它通常由敏感元件、传感器芯片和信号处理电路组成。
敏感元件能够对外界物理量作出敏感反应，将这种反应转化为电信号，然后通过传感器芯片进行信号放大和滤波处理，最终输出一个电压或电流信号。
基于MEMS技术的微型传感器利用微纳加工技术，将传统传感器集成在微小芯片上，具有体积小、功耗低、响应速度快、灵敏度高等优势。
它可以同时集成多种传感元件，实现对多个参数的监测与测量。
因此，在医疗、环境监测、自动化控制等领域中，基于MEMS技术的微型传感器得到了广泛应用。
接下来，我们将介绍基于MEMS技术的微型传感器设计过程。
首先，需要确定传感器的应用场景和需求。
然后，根据物理量的特性和传感原理选择合适的传感器类型。
根据传感器的测量范围和精度要求，设计传感器芯片的结构、尺寸和材料。
同时，需要设计信号处理电路，对传感器输出的信号进行放大、滤波和转换。
最后，进行仿真和优化，确保传感器的性能满足设计要求。
在MEMS技术的应用方面，微型加速度传感器、微型压力传感器、微型湿度传感器等都是常见的例子。
举个例子来说，微型加速度传感器可以用于汽车碰撞检测、手持设备抖动检测等应用。
它包括一个敏感质量块和一对电极，当受到外界加速度时，质量块会发生位移，进而引起电容的变化，通过测量电容的变化可以得到加速度的信息。
关于微型传感器的制造工艺，MEMS技术的核心就是微纳加工技术。
这一技术包括光刻、湿法刻蚀、干法刻蚀、离子注入、薄膜沉积等步骤。
光刻技术是根据设计的图形模式，在光敏材料上进行投影曝光，形成所需的结构图案。
基于MEMS的电容式传感器信号调理电路设计
ＥＥＡＣＣ：７２２０ ｄｏｉ： Nhomakorabea０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００５－９４９０．２０１６．Ｏ３．０１１
基 于 ＭＥＭＳ的 电容 式 传 感 器 信 号 调 理 电路 设 计
官泳 华
（四川 职业 技术 学院电子电气工程 系 ，四川 遂 宁 ６２９０００）
摘 要 ：为了提高 ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ．ｅｌｅｃｔｒｏ．ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）微机电系统电容式传感器测量低电容的灵敏度 ，提出了一种
第 ３９卷 第 ３期 ２０１６年 ６月
电 子 器 件
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
Ｖｏｌ＿３９ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２０１６
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍ ＥＭ Ｓ
ｔｉｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｉｎｓｕ－
ｌａｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒ（ＳＯＩ）ＭＥＭＳ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｕｓｅｓ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｃｈｉｐ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｒｒａｙ ｔｏ ｏｆｓｅｔ ｔｈｅ ｌｏｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａ ｓｑｕａｒｅ ｗａｖｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｉｓ
ｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＭＥＭＳ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ．
基于MEMS技术的传感器设计及其应用
基于MEMS技术的传感器设计及其应用随着科技的发展，MEMS技术（微机电系统技术）被越来越广泛地应用在传感器领域。
MEMS技术通过微米级的创新解决了大量传感器所具有的问题，如大小、功能和价格。
基于MEMS技术的传感器不仅可以检测机械振荡、气体压力和体积，还可以监测温度、湿度、位置和加速度等状态。
本文将介绍基于MEMS技术的传感器设计及其应用的相关信息。
一、MEMS技术及其优势MEMS技术是利用芯片制造工艺，将机械、电子、光学和磁性等微型功能部件集成在一起的技术。
它具有小尺寸、低功耗、高可靠性和可扩展性等特点。
MEMS 技术的传感器设计不仅能够简化传感器的结构，还可以实现小型化和集成化，从而提高传感器的性能和成本效益。
二、基于MEMS技术的传感器设计1. 加速度传感器加速度传感器是基于MEMS技术设计的最常见传感器之一。
它通过测量加速度来检测物体的运动状态。
加速度传感器通常由微型质量和变化电容器组成。
当物体加速度改变时，质量和电容也会随之改变。
这种变化可以转换成电信号输出。
加速度传感器可以广泛应用于汽车、航空航天、智能手机、电子游戏等领域。
2. 气体传感器气体传感器可用于监测气体的浓度，其设计基于微机电系统技术、纳米技术和光学传感技术等多项技术。
气体传感器通常使用化学反应，将气体与传感器内的反应物发生反应，从而检测气体的浓度。
它们可以广泛应用于环境监测、食品安全检测和医学诊断等领域。
3. 压力传感器基于MEMS技术的压力传感器是利用压力传感芯片操作，可以测量各种压力变化的精度高的传感器。
它们可以作为汽车、航空航天、医疗保健和工业控制等领域的必备组件。
压力传感器可用于测量在机械系统内的压力、温度和流量等参数。
三、基于MEMS技术的传感器应用1. 智能家居在智能家居系统中，MEMS传感器可以帮助监测温度、湿度和光线等条件，从而改善居住环境。
MEMS技术及其设计可以实现远程监控，并优化家庭系统的自动化。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于MEMS技术制造的微型传感器，可以用于测量各种物体的压力。
在光纤压力传感器中，光纤作为传感元件，通过测量光纤的弯曲程度来获取被测物体施加的压力。
光纤压力传感器检测电路系统设计的目标是实现对光纤弯曲程度的检测和压力值的测量。
主要包括光纤弯曲检测电路和压力测量电路两部分。
光纤弯曲检测电路主要用来检测光纤的弯曲程度。
一种常见的设计方法是采用光电二极管和激光二极管构成的传感电路。
光纤上的激光光束被光电二极管接收后会产生电流信号，信号的强弱与光纤的弯曲程度成正比。
该电流信号经过放大和滤波处理后送至微处理器进行数字化处理。
微处理器可以根据光纤弯曲程度的变化来判断被测物体施加的压力。
压力测量电路主要用来测量被测物体施加的压力值。
一种常见的设计方法是采用压电传感器和放大电路构成的压力测量电路。
压电传感器能够将压力信号转换为电荷信号，然后通过放大电路对电荷信号进行放大。
将放大后的信号送至模数转换器进行数字化处理。
经过数字处理后，可以得到被测物体施加的压力值。
在光纤压力传感器检测电路系统中，还需要设计和实现一种快速数据采集和处理的方法。
一种常见的设计方法是使用高速模数转换器和专用芯片进行数据采集和处理。
高速模数转换器能够以较高的采样率对压力信号进行数字化处理，而专用芯片则可以实现对数字信号的快速处理和分析。
为了提高系统的准确性和可靠性，还可以采用校准技术对传感器进行校准，以消除电路中的误差和非线性问题。
在设计光纤压力传感器检测电路系统时，需要考虑传感器的灵敏度、精度和稳定性等因素。
可以通过采用优质的传感器材料和精确的电路元件，以及合理的电路布局和参数设置来提高系统的性能。
还需要进行系统的可靠性和稳定性测试，以确保系统能够在各种工作环境和条件下正常运行。
基于MEMS技术的压力传感器设计与制备
基于MEMS技术的压力传感器设计与制备随着科技的不断发展，人们的生活越来越依赖于电子技术的应用。
而压力传感器就是电子技术应用的重要组成部分之一。
压力传感器可以将物理信息转化为电信号进行处理和传输，广泛应用于汽车、医疗、机械、环保等领域。
本文将详细介绍基于MEMS技术的压力传感器的设计与制备过程。
一、压力传感器的基本原理压力传感器是一种将压力信号转换成电信号的设备。
一般压力传感器可分为电阻式、电容式、晶体管式、压电式、磁电式和微机械式等。
而基于MEMS技术的压力传感器是微机电系统中的一种典型应用。
其工作原理基于微机械系统技术，采用铭刻、薄膜加工、微加工等方法制作出微型结构，借助压电、热电、电阻等效应完成信号的检测与测量。
二、基于MEMS技术的压力传感器的设计1、压力检测部件的设计压力检测部件即传感器的核心部件，其设计应符合高响应速度、高灵敏度和高稳定性等要求。
首先应确定硅基膜片上的压力敏感器件的长宽，其大小应根据实际应用场景进行选择。
其次，应考虑到压力传感器运作时受到的力和热的影响，对其进行综合考虑，采用微型补偿结构来解决问题。
2、信号采集部件的设计信号采集部件是将压力检测部件传来的信息转换为电信号的组成部分。
其设计主要包括模拟电路和数字电路两个部分。
模拟电路主要是放大、测量电流和电压等信号变化，对信号放大并滤波。
数字电路则将模拟信号进行转换和存储，并进行特定的计算，以达到正确的压力测量值。
三、基于MEMS技术的压力传感器的制备过程1、制备硅基膜片压力传感器的制备首先要制备硅基膜片，以便在薄膜加工和微加工中发挥作用。
首先选用高质量的硅片，采用化学腐蚀、机械切割等手段制备出合适大小和厚度的硅基膜片。
2、制备压力检测部件压力检测部件包括金属电极、薄膜材料、通道和导电部件等组成。
其中，通道和导电部件的制备采用薄膜加工和微加工的方法，而金属电极和薄膜材料则需要采用物理、化学等方法进行制备，最终形成压力敏感材料。
电容式MEMS传感器的设计与制备技术
电容式MEMS传感器的设计与制备技术一、背景介绍MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统）传感器是一种具有微米级别尺寸的微机电系统（Micro-electromechanical systems），它是结合微机电技术和传感器技术而发展出来的一种重要的传感器。
MEMS传感器可用于从基本的加速度、角速度、压力和温度等到其他环境作为输入信号发生了变化的感知应用场合，而且它在健康监测、汽车安全、、智能家居等领域的应用十分广泛。
电容式MEMS传感器是MEMS传感器领域中一种很重要的传感器。
它发挥着重要作用在压力、湿度和其他环境界面的应用中。
本文将着重介绍电容式MEMS传感器的设计与制备技术。
二、电容式MEMS传感器原理电容式MEMS传感器是基于一个微式电容被设计而成的。
其工作原理是利用自身的结构产生电容，通过电容的变化判断测量对象的特征，例如质量、压力、湿度等。
电容式MEMS传感器主要通过测量微小电容变化而实现信号分析，其核心是感应电极与测试电极。
本文主要介绍两种常见的电容式MEMS传感器：压力式和湿度式。
1. 压力式对于压力式MEMS传感器，当压力作用于感应电极时，感应电极会移动变化，进而改变电容器内部的电容，从而记录测量对象的压力。
通常电容式MEMS传感器采用双平行板电容器，其中一个电极为感应电极，另一个电极是实际测量压力的电极。
2. 湿度式湿度式电容式MEMS传感器也是用类似的原理。
电容器中充满了水或气体，搭载了感应电极和测试电极。
当环境的湿度变化时，气体中的水分改变了电容器中气体的数量和场强与测试电极的距离，造成电容变化。
三、电容式MEMS传感器的设计成功的设计电容式MEMS传感器是非常重要的。
设计需要考虑传感器的应用环境、精度和稳定性等。
1. 设计过程和步骤要设计一个电容式MEMS传感器，需要语言硬件、软件工具平台和仿真工具。
设计过程包括以下步骤：（1）确定测量量：选择测量量并确定传感器的参数。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种微型化的传感器，可以用于测量和监测各种应用中的压力变化。
其特点是具有高灵敏度、高分辨率、快速响应和小尺寸等优点。
为了实现对光纤压力传感器的检测和控制，需要设计一个相应的电路系统。
电路系统设计的主要目标是能够实时、准确地测量并反馈光纤压力传感器的压力变化。
设计时需要考虑以下几个方面：信号采集、信号处理和输出控制。
信号采集是指如何将光纤压力传感器的输出信号转换为电信号，并进行适当的放大和滤波以便后续的信号处理。
一般可以使用光电转换器将光信号转换为电信号，然后通过放大器对电信号进行放大，并使用滤波器对信号进行滤波，以去除噪声和干扰。
信号处理是指如何对采集到的电信号进行处理，从而得到我们需要的压力变化信息。
常见的处理方法包括模数转换（ADC）、数字信号处理（DSP）和数据分析等。
ADC将模拟信号转换为数字信号，DSP对数字信号进行信号提取和处理，数据分析则对处理后的信号进行分析和计算，得出相应的压力变化数据。
输出控制是指如何根据信号处理的结果，控制输出设备（如液晶显示屏、电子报警器等）以实现对压力变化的有效反馈和控制。
输出控制一般通过微控制器或数字信号处理器实现，通过控制器的控制，将处理后的结果传递给输出设备，以便用户进行实时监测和响应。
除了上述的基本模块外，设计中还需要考虑一些其他的因素。
如何对光纤压力传感器进行校准以及如何保证系统的稳定性和可靠性等。
MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计是一个综合性的工作，需要考虑信号采集、处理和输出控制等多个方面的问题。
只有设计出满足要求的电路系统，才能实现对光纤压力传感器的准确测量和控制。
基于MEMS技术的传感器开发
基于MEMS技术的传感器开发一、引言在当今科技飞速发展的时代，传感器作为获取信息的关键器件，在众多领域发挥着至关重要的作用。
而基于 MEMS（微机电系统）技术的传感器凭借其微型化、集成化、智能化等优势，成为了传感器领域的研究热点和发展方向。
MEMS 技术的出现为传感器的开发带来了革命性的变化，使得传感器在性能、尺寸、成本等方面都有了显著的提升。
二、MEMS 技术概述MEMS 技术是一种将微机械结构与微电子技术相结合的新兴技术，它可以在微米甚至纳米尺度上制造出具有机械、电子、光学等功能的器件和系统。
MEMS 技术的核心工艺包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、封装等，通过这些工艺可以制造出各种微型结构，如悬臂梁、薄膜、腔体等。
MEMS 技术的优点在于其能够实现大规模生产，降低成本，同时提高器件的性能和可靠性。
与传统的传感器制造技术相比，MEMS 技术具有更高的精度、更小的尺寸、更低的功耗和更好的集成性。
三、基于 MEMS 技术的传感器类型基于 MEMS 技术开发的传感器种类繁多，常见的有压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、麦克风、温度传感器等。
压力传感器是 MEMS 传感器中应用较为广泛的一种。
它通过测量压力作用下微结构的变形来实现压力的测量。
MEMS 压力传感器具有体积小、精度高、响应快等优点，广泛应用于汽车、医疗、工业等领域。
加速度传感器可以测量物体的加速度信息，常用于智能手机、平板电脑、汽车电子等设备中，用于实现屏幕自动旋转、运动检测等功能。
陀螺仪则用于测量物体的角速度，在导航、航空航天、机器人等领域有着重要的应用。
麦克风是另一种常见的 MEMS 传感器，它具有高灵敏度、低噪声等优点，在智能手机、智能音箱等音频设备中得到了广泛应用。
温度传感器可以实现对环境温度的精确测量，在消费电子、工业控制等领域发挥着重要作用。
四、MEMS 传感器的开发流程MEMS 传感器的开发是一个复杂的过程，通常包括设计、制造、封装和测试等环节。
基于MEMS技术的集成电路设计方案
基于MEMS技术的集成电路设计方案哎呀，说起基于 MEMS 技术的集成电路设计方案，这可真是个有趣又复杂的话题。
先给您讲讲我之前遇到的一件事儿吧。
有一次，我参加一个科技展览，在那里看到了一个基于 MEMS 技术的小型传感器展示。
那玩意儿小巧玲珑，却蕴含着巨大的能量。
工作人员给我们演示，它能极其灵敏地感知环境中的微小变化，比如温度、压力啥的。
我就站在那儿，眼睛都不眨地盯着，心里琢磨着，这背后的集成电路设计得得多精妙啊！咱回到正题哈，MEMS 技术呢，简单说就是能把机械部件、传感器、执行器啥的和电子电路集成在一块小小的芯片上。
那基于 MEMS 技术的集成电路设计方案，就像是给一个小王国规划城市布局一样，得方方面面都考虑到。
首先得明确设计目标，您是想要搞个高精度的压力传感器，还是灵敏度超高的加速度计？这就好比您盖房子，得先想好是盖别墅还是公寓楼。
然后就是选材料。
这材料可不能瞎选，就像做饭选食材，得挑新鲜、合适的。
硅材料通常是个不错的选择，它稳定又好用。
在电路设计方面，那得精心规划每个晶体管的位置和连接方式。
这就像安排一场大型演出，每个演员的站位和走位都得恰到好处，不然整个表演就乱套啦。
布局布线也是个关键环节。
要让电路信号能顺畅地跑，不能像在拥堵的马路上堵车一样。
而且还得考虑功耗，不能让这芯片像个电老虎，太费电可不行。
还有封装环节，这就像是给芯片穿上一件合适的衣服，得保护好它，还不能影响它发挥功能。
在整个设计过程中，模拟和仿真那是必不可少的。
就好比您在正式演出前得多次彩排，发现问题及时调整。
比如说，有一次我们设计一个温度传感器的集成电路，在仿真的时候发现输出信号不太稳定。
经过反复排查，原来是一个电阻的参数设置错了。
要是没有这仿真环节，等到实际生产出来才发现问题，那可就麻烦大了，费时又费钱。
总之啊，基于 MEMS 技术的集成电路设计方案可不是一件简单的事儿，得细心、耐心，还得有创新精神。
就像我在那个展览上看到的小传感器，背后不知道凝聚了多少工程师的心血和智慧呢！希望我讲的这些能让您对基于 MEMS 技术的集成电路设计方案有个初步的了解，要是您以后真的涉足这个领域，可一定要加油哦！。
MEMS硅膜电容式压力传感器的基本原理和结构设计
MEMS 硅膜电容式压力传感器的基本原理和结构设计基本原理和结构电容式压力传感器的基本结构如图1 所示。
式中：ε0 为真空中的介电常数;t 为绝缘层的厚度;εr 为绝缘层的相对介电常数;g 为零载荷时电容器两极板之间的初始距离;ω（x，y）为极板膜的中平面的垂向位移。
由公式可知，外界压力通过改变电容的极板面积和间距来改变电容。
随着压力慢慢增大，电容因极板间距减小而增大，此时电容值由非接触电容来决定;当两极板接触时，电容的大小则主要由接触电容来决定。
传感器的设计与制造敏感薄膜是传感器最核心的部件，其材料、尺寸和厚度决定着传感器的性能。
目前敏感薄膜的材料多采用重掺杂p 型硅、Si3N4、单晶硅等。
这几种材料都各有优缺点，其选择与目标要求和具体工艺相关。
硅膜不破坏晶格，机械性能优异，适于阳极键合形成空腔，从简化工艺的目的出发，本方案选择硅膜。
利用有限元分析软件ANSYS 对接触式结构的薄膜工作状态进行了模拟。
材料为Si，膜的形状为正方形，边长1000 μm，膜厚5 μm，极板间距10 μm。
在1.01&TImes;105Pa 的大气压力下，薄膜中央接触部分及四个边角基本不受应力，四边中央应力最大为1.07 MPa，小于硅的屈服应力7 MPa，其应力分布如图2 所示。
整个制造流程都采用标准工艺，如图3 所示。
先热氧化100 nm 的SiO2，既作为腐蚀Si 的掩膜，又作为电容两电极的绝缘层。
利用各向异性腐蚀形成电容空腔和将来露电极的停刻槽，如果硅片厚度一致且KOH 腐蚀速率均匀，此法可以在相当程度上等效于自停止腐蚀。
从玻璃上引出电容两电极，然后和硅片进行阳极键合。
键合片利用KOH 腐蚀减薄后反应离子深刻蚀露出测量电极。
基于MEMS技术的微米级传感器设计与制造
基于MEMS技术的微米级传感器设计与制造摘要：近年来，随着科技的不断进步，微米级传感器在工业、医疗、环境监测等领域中的应用越来越广泛。
本文将重点探讨基于MEMS技术的微米级传感器的设计与制造过程，包括传感器的工作原理、材料选择、制造工艺等方面。
本文分析了MEMS技术在微米级传感器制造中的关键问题，并对相关领域的发展趋势进行了展望。
第一部分：引言近年来，微米级传感器在诸多领域中的应用越来越受到关注。
其具有尺寸小、灵敏度高、功耗低等特点，被广泛应用于汽车工业、医疗器械、环境监测等领域。
MEMS技术作为微米级传感器设计与制造的关键技术，对传感器的性能和可靠性起着重要作用。
本文将深入探讨基于MEMS技术的微米级传感器的设计与制造过程。
第二部分：传感器的工作原理传感器是一种将物理量转化为电信号的装置。
基于MEMS技术的微米级传感器通过微小的结构和材料特性实现对微小物理量的精确检测与测量。
其工作原理通常基于微机电系统或压电效应。
根据被测物理量的不同，微米级传感器可以分为压力传感器、温度传感器、加速度传感器等不同类型。
第三部分：材料选择在传感器的设计与制造过程中，材料的选择至关重要。
基于MEMS技术的微米级传感器通常使用硅、有机材料等具有优良物理和化学性质的材料。
硅是一种具有高硬度、耐腐蚀性和可加工性的材料，常用于制作微机电系统。
有机材料具有良好的柔性和可塑性，通常用于制作柔性传感器。
第四部分：制造工艺微米级传感器的制造工艺一般包括光刻、薄膜沉积、湿法刻蚀等过程。
光刻是利用光照和化学腐蚀的方法将图形转移到硅片上的过程，常用于制作微观结构。
薄膜沉积是利用化学沉积或物理蒸发等方法在硅片上形成薄膜的过程，用于制作传感元件的敏感层。
湿法刻蚀是利用化学反应将硅片表面部分材料溶解的过程，常用于刻蚀微细结构。
第五部分：MEMS技术的关键问题MEMS技术在微米级传感器制造中面临着一些关键问题，如尺寸控制、性能稳定性、制造可靠性等。
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XFG1 6
V1 12V
C2 1.5pF R1 1.8M赘 + TL082 U1 4 R2 20M赘
XSC1
3
V2 12V
0
C1 1 1pF 5 C4 100pF
C3 100pF
图5 Fig.5
电容-电压转换电路仿真窗口视图
图6 Fig.6
电容-电压转换电路仿真虚拟示波器输出图
C-V transformation simulation window
： （ 1）
（ 2）
式 （ 2 ） 表明 ， 输出电压值正比于被测电容值 。 为了使直接反映被测电容的变化量 ， 目前常用的是带负反馈 回路的 C / V 转换电路 。 这种电路的特点是抗杂散性好 、 分辨率高 。 由于采用交流放大器 ， 所以低漂移 、 高 信噪比 。
收稿日期： 2009 － 12 － 08 基金项目： 黑龙江省自然科学基金资助项目（ A200805 ） 作者简介： 何立志（ 1966 － ） ， 男， 高级工程师， 硕士， 主要研究方向： 传感器技术
［ 7］ A od 愈大， 很显然， 相对误差量与杂散电容 C S2 有关， 这时不能消除杂散电容的影响 ， 从式 （ 7 ） 中可以看出， | jω（ C x + C S2 ） ·Z f | 愈小， 相对误差量愈小。 同时考虑运放的电压放大倍数、 输入阻抗为有限值， 即 A od ≠ ∞
且 r id ≠ ∞ 时， 运算放大器有输入电流， 此时的输出为 A od ·jωC x Z f VO ' = － ·V i A od + 1 + jω（ C x + C s1 ） Z f + Z f / r id 则相对误差为 δv = － Zf 1 + jω（ C x + C S2 ） Z f + Z f / r id 1 ［ 1 + jω（ C x + C S2 ） Z f ］－ ≈ A od + 1 + jω（ C x + C s1 ） Z f + Z f / r id A od A od ·r id
［ 5］
Table 1
C（ ） X pF 1.0
V （ V） 2.294 6.880 8.258 11.011 12.381 13.760 16.511 17.895
· 410 ·
黑
龙
江
大
学
自
然
科
学
学
报
第 27 卷
将被测电容值在 1 ～ 7. 8 pF 范围内取 8 组数据进行仿真， 仿真结果如表 1 。 ［ 5］ 根据仿真数据， 拟合 C x － V 曲线 ， 可得出 C x 和输出电压的幅值之间的曲线如图 7 所示， 获得 C x － V 曲 线的传递函数为 y = 2. 276 8 x － 0. 003 。 测试电路灵敏度约为： （ 6. 880 － 2. 294 ） / （ 3. 0 － 1. 0 ） = 2. 293V / pF。
0
引
言
微电容式传感器在微机电一体化系统中担负信号检测与转换任务 ， 其工作性能、 稳定性、 可靠性决定了 ［ 1］ 整个微机电系统性能 ， 而微电容传感检测电路又是微电容传感器中的重点环节， 实际电路所处理的电容 电容传感器电缆杂散电容的影响非常明显 ， 杂散电容会随温度、 结构、 位置、 内外电场分布及 变化非常微小， ［ 2］ 器件的选取等诸多因素的影响而变化 ， 因此微小电容测量电路必须满足动态范围大 、 测量灵敏度高、 低噪 声、 抗杂散性等要求。 本文针对微电容检测转换电路拓扑结构 、 性能指标、 抗扰性等方面进行研究。对测量电路原理、 抗扰性、 误差进行理论分析。鉴于微电容式传感器系统中电容的变化范围为皮法至飞法数量级 ， 测量电路信噪比要 求非常高， 因而对变化环节的放大器引入电容电阻负反馈电路 ， 通过反复仿真调试和实验， 对交流激励电容 给出该电路的误差分析与校正曲线 ， 从仿真来看， 电路在抗杂散性、 抗 测量电路的关键元件参数进行了优化 ， 温漂、 提高分辨率和信噪比方面得到明显改进 。
The equivalent circuit considering CS1
The equivalent circuit considering CS2
只有运算放大器工作在理想情况下 ， 杂散电容 C S2 才不会对输出有影响。但是在实际应用中， 并不是理 rid 输入阻抗很大， 想运放， 其电压放大倍数 A od 、 但均是有限值， 则输入端与地之间存在一定的电位差
1
测量电路原理
交流激励电容测量电路的 C / V 转换电路基本原理如图 1 所示。正弦信号 U S （ t ） 对被测电容进行激励，
［ 1］
激励电流流经由反馈电阻 R f 、 反馈电容 C f 和运放组成的检测器 D 转换成交流电压 U0 （ t） U0 （ t ） = － 若 jωR f C f 1 ， 则（ 1 ） 式为 U0 （ t ） = － Cx U （ t） Cf S jωR f C x U （ t） 1 + jωR f C f S
［ 6］
。为
第3 期
何立志等： 基于 MEMS 技术微电容压力传感器转换电路的设计
· 409 ·
了清楚地说明运放这两个参数对输出的影响 ， 本文分别分析两个参数为有限值时输出量 （ 仅仅考虑 C S2 的影 响） 。当运放的电压放大倍数为有限值 ， 即 A od ≠∞ 时， 等效电路见图 4 。 输入端与地之间的电位差 V ∑ = － V' / A od ， 则可得到此时的输出 VO ' = － 带来的相对误差量为 δv = － 1 + jω（ C x + C S2 ） Z f 1 ［ 1 + jω（ C x + C S2 ） Z f ］ ≈－ A od + 1 + jω（ C x + C s1 ） Z f A od （ 7） A od jωC x Z f ·A od ·V i + 1 + jω（ C X + C S1 ） Z f （ 6）
Capacity metering used in alternating current stimulation circuit
C S4 和传输电阻 R S1 、 R S2 ， 另外杂散干扰还有杂散电容 C S3 、 根据图 2 ， 可得出考虑杂散干扰的存在时的输 出为： VO ' = － jωC x Z f ·V i B （ 3）
C-V transformation simulation oscilloscope output
表1 输出电压与测试电容之间的关系表 Relation between output and capacity
3.0 3.6 4.8 5.4 6.0 7.2 7.8
3. 2
标定曲线
先选取被测电容 C x 变化范围是 1 ～ 7. 8 pF， 在 该仿真电路中， 调整被测电容 C x 的大小， 观察输出 波形变化 。 电容值改变到最小值 1. 0 pF， 观察输 出波形图， 读取此时的电压值。 重复仿真实验， 依次
Rf 正弦信号发生器 U（ ） s t CS1 Cx CS2 + D U（ ） o t Vi CS1 RS1 CS3 CS4 RS2 CS2 + Vo Cf Rf
［ 3］
图1 Fig.1
流激励电容测量电路 图2 Fig.2 路杂散电容的分布 Stray capacity′s distribution in circuit
3
3. 1
仿真实验
仿真建立与输出 按图 5 所示的电原理图， 启动 Multisim， 建立电容 － 电压转换电路图文件， 进行仿真电原理图的创建， 通 过元件工具栏（ Component Toolbar） 进行元器件的选用， 通过仪表工具栏（ Instrument Toolbar） 进行仪表的选
B 通道接信号源， 用。 虚拟示波器 A 通道测量电路输出端， 可以同时观察两个信道的波形， 从而判断两个信号 的幅值和频率。 图 6 是电容 － 电压转换电路仿真虚拟示波器输出图 ， 利用虚拟示波器的标尺功能观察两个信号的幅值 19. 320 V． 和频率， 观测得到： 二者频率形同， 峰峰值分别为 12. 980 V，
2 上式中 B = 1 + jωR s1 （ C x + C s3 ） + jωR s2 （ C x + C s4 ） － ω （ C x C s3 + C x C s4 + C s3 C s4 ） ． 结合实际应用情况， 激励信号 的角频率 ω 达数兆弧度 / 秒， 被测电容 C x 为皮法级电容， 杂散电容 C S3 和 C S4 一般为数十或数百皮法， 传输电
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黑
龙
江
大
学
自
然
科
学
学
报
第 27 卷
2
2. 1
误差分析
电路抗杂散性分析
电容测量电路中的杂散电容主要来自两个方面 ， 具体杂散干扰的分布见图 2 ， 其中 C S1 和 C S2 分别是两极 C S3 和 C S4 为两极板与地间的杂散电容， R S1 和 R S2 为传输导线的导通电阻。 板与传感器屏蔽罩间的耦合电容 ， V i 为稳压电源， C S1 只与 V i 并联， 理想情况下， 即内阻为零， 它的存在并不产生通过流向运算放大器的电流 ， 则 C S1 对输出的影响可忽略； 理想运算放大器的直流增益、 C S2 与运放的反相端相连， 输入阻抗均为无穷大， 一直 C S2 的两端无电位差， 处于虚地状态， 则它的存在也不会对输出产生影响 。
（ 5）
由上式可知， 电路的输出与杂散电容 C S1 存在函数关系， 当且仅当： R i = 0 时， 输出达到最大值， 等于理想状态 下的输出 V O 。