[发明专利]单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路

权利要求书

1.单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：包括交流调制信号发生器（101）、MEMS电容电桥（102）、前置放大器（103）、滤波电路（104）、交流放大电路（105）、相敏检测器（106）、低通滤波器（107）、方波驱动电路（108）、移相电路（109）和参考触发电路（111）；所述调制信号发生器（101）输出端连接MEMS电容电桥（102）输入端和参考触发电路（111）输入端，交流调制信号发生器（101）产生交流调制信号，其信号频率同时调制MEMS电容电桥（102）和参考触发电路（111）；在信号通道上，MEMS电容电桥（102）输出连接下一级的前置放大器（103）的输入端，前置放大器（103）的输出连接滤波电路（104）的输入端，经过滤波，滤波电路（104）输出与交流放大电路（105）的输入端相接，交流放大电路（105）的输出与相敏检测器（106）的一个输入端相接；在参考通道上，参考触发电路（111）的输出接移相电路（109）的输入端，移相电路（109）输出端接方波驱动电路（108）的输入端，方波驱动电路（108）的输出接相敏检测器（106）的另一个输入端；经过相敏检测器（106）的相关性检测，相敏检测器（106）的输出连接低通滤波器（107）输入端，最后低通滤波器（107）输出最终的信号。

2.根据权利要求1所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是，包括MEMS器件部分和CMOS读出电路部分，MEMS器件部分包括：所述MEMS电容电桥（102）；CMOS读出电路部分包括：所述前置放大器（103）、滤波电路（104）、交流放大电路（105）、相敏检测器（106）、低通滤波器（107）、方波驱动电路（108）、移相电路（109）、参考触发电路（111）；通过单片集成技术将所述MEMS器件部分和CMOS读出电路部分同时在硅片上实现。

3.根据权利要求2所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：所述CMOS读出电路部分采用单端输出、单端输入的结构，或采用双端输入和双端输出的全差分结构。

4.根据权利要求2所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：所述CMOS读出电路部分通过CMOS工艺实现，采用CMOS器件或NMOS管、PMOS管。

5.根据权利要求1所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：所述MEMS电容电桥（102）包括：第一可变电容(117)、第三可变电容（119）、第二可变电容（118）和第四可变电容（120）按顺序首尾相接，其中第一可变电容(117)和第二可变电容（118）属于同种类型电容，第三可变电容（119）和第四可变电容（120）属于同种类型电容；第一可变电容（117）和第二可变电容（118）能够由固定容值电容代替，第三可变电容（119）和第四可变电容（120）也能够由固定容值电容代替。

6.根据权利要求1所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是，所述相敏检测器（106）包括：第一调制开关（112）、第三调制开关（114）、第二调制开关（113）、第四调制开关（115）按顺序首尾相接，所述第一调制开关（112）两端为相敏检测器（106）正端，第二调制开关（113）两端为相敏检测器（106）负端；其中第一调制开关（112）和第二调制开关（113）受相同时钟CLK调制，第三调制开关（114）和第四调制开关（115）受所述时钟CLK的反向时钟调制。

7.根据权利要求1所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：所述相敏检测器（106）采用不带开关的模拟乘法器。

8.根据权利要求1所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：所述滤波电路（104）采用低通滤波器或是高通滤波或是带通滤波器。

9.根据权利要求1所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：所述参考触发电路（111）的输出端通过倍频电路（110）与移相电路（109）的输入端相连。

10.根据权利要求1所述的单片集成MEMS电容传感器锁相放大电路，其特征是：所述低通滤波器（107）能够由无限积分时间积分滤波器（116）所代替。