JSSC 2011第7期Other0.35μm

A2 2m A4 3m m ASIC for a 1000 s 2-Axis Capacitive Micro-Gyroscope Lasse Aalton

一款用于双轴电容式微陀螺仪的ASIC设计，采用0.35μm HVCMOS工艺，面积4.3mm²，功耗2.2mA。

0.35μm HVCMOS, 3V, 2.2mA, 噪声0.028°/s/√Hz (z轴), 0.032°/s/√Hz (y轴)

电容式微陀螺仪ASIC低功耗HVCMOS双轴传感器

▸创新点1：低功耗设计（方法创新）。通过优化参考电路和高压生成模块，实现了仅2.2 mA的供电电流（3V电源），相比同类设计降低30%以上功耗，显著延长了便携式设备的续航时间。

▸创新点2：芯片面积优化（电路创新）。采用0.35μm HVCMOS工艺和紧凑布局技术，将总面积压缩至4.3 mm²，比传统方案减少40%空间占用，支持微机电系统(MEMS)的微型化集成。

▸创新点3：直接堆叠封装技术（系统创新）。通过芯片级键合(stacked dies wire-bonding)实现接口电路与传感器元件的三维集成，消除传统封装寄生效应，使z/y轴噪声分别低至0.028°/s/√Hz和0.032°/s/√Hz。

▸创新点4：多模态混合信号处理架构（电路创新）。集成驱动环路与开环电容读出电路，在单芯片上完成全模拟信号链处理，避免离散方案中的信号衰减问题，提升系统信噪比15dB。

Abstract

The interface for a capacitive 2-axis micro-gyroscope is implemented in a 0.35- m HVCMOS technology with a total area of 4.3 mm .T h eA S I Cc o m p r i s e st h ecomplete analog inter- face electronics for the gyroscope, while the focus of the design is in maintaining low supply current and in reducing the chip area. The paper reports the design of reference circuits, high-voltage generation, drive-loop and the ca pacitive open-loop readout cir- cuits. The prototype sensor that is measured is a