一种高精度差分电容MEMS接口电路及MEMS器件的制作方法

本实用新型涉及传感器接口电路技术领域，特别涉及一种高精度差分电容MEMS接口电路及MEMS器件。

背景技术：

电容式微传感器具有体积小、结构简单，具有功耗低、灵敏度高且温度敏感性低等优点，广泛应用于民用工业控制和军事等领域。在电容式微传感器系统设计中，电容式微传感器接口电路在一定程度上决定了微传感器系统对检测量的分辨率。而传统的差分电容MEMS器件的在将电容差转换为输出电压时，开关电路中开关的沟道电荷会给输出电压引入误差，导致检测精度降低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型目的之一在于提供一种能够对误差进行补偿，提高检测精度的高精度差分电容MEMS接口电路。其采用如下技术方案：

一种高精度差分电容MEMS接口电路，用于将MEMS器件电容转换为电压，其包括：差分电容C1、差分电容C2、反馈电容C3、补偿电容C4、跨导放大器OTA、开关S0、开关S1、开关S2、开关S3和电压输出端；

所述差分电容C1和差分电容C2串联，用于模拟MEMS器件的电容变化；

所述跨导放大器OTA的负输入端、开关S1的第一端、反馈电容C3的第一端均接入所述差分电容C1和差分电容C2之间，所述开关S0的第一端与反馈电容C3的第二端连接，所述开关S0的第二端接地；

所述电压输出端与跨导放大器OTA的输出端连接，所述开关S2的第一端与反馈电容C3的第二端连接，所述开关S2的第二端、开关S1的第二端均接入电压输出端与跨导放大器OTA的输出端之间；

所述开关S3和补偿电容C4并联后与跨导放大器OTA的正输入端连接。

作为本实用新型的进一步改进，反馈电容C3和补偿电容C4的大小相等。

作为本实用新型的进一步改进，所述开关S3的型号和开关S1相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述开关S3和补偿电容C4分别接地。

作为本实用新型的进一步改进，所述跨导放大器OTA为低噪声跨导放大器。

本实用新型目的之二在于提供一种MEMS器件，所述MEMS器件包含上述高精度差分电容MEMS接口电路。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的高精度差分电容MEMS接口电路通过在电路中接入开关S3和补偿电容C4，将开关S3和补偿电容C4并联后与跨导放大器OTA的正输入端连接，开关S3可与开关S1同时断开，开关S3可在补偿电容C4上建立补偿电压，用以补偿开关S1断开时在反馈电容C3上建立的误差电压，克服了开关电路引入的误差，提高了检测精度。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中高精度差分电容MEMS接口电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例一

如图1所示，为本实用新型实施例一中的高精度差分电容MEMS接口电路，该高精度差分电容MEMS接口电路包括差分电容C1、差分电容C2、反馈电容C3、补偿电容C4、跨导放大器OTA、开关S0、开关电路，开关S2、开关S3和电压输出端Vout。其中，开关电路包括开关S1。

差分电容C1和差分电容C2串联，用于模拟MEMS器件的电容变化；

跨导放大器OTA的负输入端、开关S1的第一端、反馈电容C3的第一端均接入差分电容C1和差分电容C2之间，开关S0的第一端与反馈电容C3的第二端连接，开关S0的第二端接地；

电压输出端与跨导放大器OTA的输出端连接，开关S2的第一端与反馈电容C3的第二端连接，开关S2的第二端、开关S1的第二端均接入电压输出端与跨导放大器OTA的输出端之间；

开关S3和补偿电容C4并联后与跨导放大器OTA的正输入端连接。

在本实施例中，反馈电容C3和补偿电容C4的大小相等。开关S3的型号和开关S1相同。

在本实施例中，开关S3和补偿电容C4分别接地。

在本实施例中，跨导放大器OTA为低噪声跨导放大器。

该高精度差分电容MEMS接口电路有两种工作状态，分别为失调存储和电荷放大(失调抵消)。当开关S0闭合、S1闭合、S2断开时、S3闭合，反馈电容C3存储差分电容C1和差分电容C2的差值电荷，此时电路为失调存储状态。当S0断开、S1断开、S2闭合时，电路为电荷放大状态，将开关S3与开关S1同时断开，开关S1和开关S3的沟道电荷同时向两端输出，开关S1在反馈电容C3上会建立一个误差电压，该误差电压可对电路的输出电压带来误差，而开关S3在补偿电容C4上会建立一个补偿电压，该补偿电压和误差电压分别进入跨导放大器OTA的正输入端和负输入端，产生抵消。而当反馈电容C3和补偿电容C4的大小相等，开关S3的型号和开关S1相同时，其产生的补偿电压和误差电压正好相等并完全抵消。

实施例二

本实用新型实施例二中提出了一种MEMS器件，该MEMS器件包含实施例一中的高精度差分电容MEMS接口电路。

本实用新型的高精度差分电容MEMS接口电路通过在电路中接入开关S3和补偿电容C4，将开关S3和补偿电容C4并联后与跨导放大器OTA的正输入端连接，开关S3可与开关S1同时断开，开关S3可在补偿电容C4上建立补偿电压，用以补偿开关S1断开时在反馈电容C3上建立的误差电压，克服了开关电路引入的误差，提高了检测精度。

以上实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。