← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2024第3期mm-Wave0.18µm CMOS
A Low-Power Wide-Bandwidth Three-Axis MEMS Accelerometer ASIC Using Beyond-Reson
首款采用超谐振频率传感技术的三轴MEMS加速度计ASIC，扩展带宽至4kHz和8kHz。
4kHz, 25µg/√Hz, ±8g, 375µA; 8kHz, 59µg/√Hz, ±30g, 550µA
MEMS加速度计超谐振频率宽带宽低功耗ASIC
▸创新点1：超谐振频率传感技术（方法创新）。该技术首次在加速度计中应用，通过数字化和均衡化MEMS传感器的全响应（包括谐振频率），显著扩展了带宽，使加速度计能够捕捉更高频率的信号，如声波和振动。
▸创新点2：双信号路径设计（系统创新）。该设计包含三条16位高性能信号路径和一条共享的12位低功耗信号路径，分别用于高频信号（如声波、振动）和低频信号（如温度、运动）的同步检测，实现了高性能与低功耗的平衡。
▸创新点3：全传感器响应数字化与均衡（方法创新）。通过数字化和均衡化MEMS传感器的全响应，包括谐振频率，补偿了传递函数的偏差，将偏差从4.6 dB和8.9 dB降低到±0.56 dB和±0.52 dB，显著提高了测量精度。
▸创新点4：低功耗高性能集成（电路创新）。采用0.18-µm CMOS技术，实现了低功耗（375 µA和550 µA）和高性能（4 kHz和8 kHz带宽，25 µg/√Hz和59 µg/√Hz噪声密度）的集成，适用于多种应用场景。
Abstract
This article presents a 16-bit wide-bandwidth (BW)
high-performance (HP) three-axis micro-electromechanical sys-
tem (MEMS) accelerometer readout application-specific inte-
grated circuit (ASIC). It is the world’s first accelerometer to use
beyond-resonant-frequency sensing technique to extend the BW
by digitizing and equalizing the full sensor response including
the MEMS sensor resonance. The readout ASIC consists of dual
signal paths: three 16-bit HP signal paths to sense frequency-
rich signa