第４０卷第１期２０１０年２月微电子学ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶ０１．４０。Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１０用于微电容检测的Ｃ／ｙ电路设计与研究’柴旭朝１，苏小波１，顾晓峰１，于宗光１２（１．江南大学信息工程学院，江苏无锡２１４１２２；２．中国电子科技集团公司第５８研究所，江苏无锡２１４０３５）摘要：结合电荷放大原理，通过设计高性能的运算放大器，较好地完成了杂散电容的屏蔽，实０．５／＿ｔｍＣＭＯＳ工艺，用ＣａｄｅｎｃｅＳｐｅｃｔｒｅ对其进行仿真现了高可靠性的微电容检测。采用ＣＳＭＣ验证，能精确检测出ａＦ量级的微电容。结合考虑不可避免的工艺误差，对差分标称电容的失配进行分析与校准。结果表明：失配仅带来固定的失调，不会对ｃ／ｙ电路的灵敏度造成显著的影响。关键词：微电容；标称电容；电荷放大器；Ｃ／Ｖ电路中图分类号：ＴＮ４３２；ＴＮ７２２．７＋７文献标识码：Ａ———文章编号１００４３３６５（２０１０）０１００７００４ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｔｕｄｉｅｓｏｆｃ／ｖＣｉｒｃｕｉｔｆｏｒＳｍａｌｌＣａｐａｃｉｔａｎｃｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＣＨＡＩＸｕｚｈａ０１，ＳＵＸｉａｏｂ０１，ＧＵＸｉａｏｆｅｎ９１，ＹＵｇｏｎｇ’ｇｕａｎ９１２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１４１２２Ｐ．见Ｃｈｉｎａ；・２．Ｔｈｅ５８＾Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏ．。Ｗｕｘｉ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１４０３５。Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｈａｒｇｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ａｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｓｈｉｅｌｄｓｔｒａｙｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈｅｎａｂｌｅｓｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｓｉｎａｉｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｆ’ａｂｒｉｃａｔｅｄｉｎＣＳＭＣＳ０．５肛ｍＣＭＯＳｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈＣａｄｅｎｃｅＳｐｅｃｔｒｅ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｍｅａｓｕｒｅｓｍａｌｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｐｒｅｃｉｓｅｌｙｗｉｔｈｅｒｒｏｒｓａｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆａＦ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｍｉｓｍａｔｃｈｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｎｏｍｉｎａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｅｄ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｏｆｔｈｅＣ／Ｖｃｉｒｃｕｉｔ．ｗａｓｍｉｓｍａｔｃｈｏｎｌｙｌｅｄｔｏｆｉｘｅｄｄｒｉｆｔ，ｂｕｔｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＥＡＯＣ：Ｓｍａｌｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ；Ｎｏｍｉｎａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ；Ｃｈａｒｇｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｃ／ｖｃｉｒｃｕｉｔ１２２０；２５７０Ｄ国内外学者对微电容检测技术进行了大量研１引言究。Ｊｏｓｓｅｌｉｎ等人提出用变压器电容桥实现微电容的检测［４｜，但该技术在集成性上存在一定难度。曹新平等人提出用双路调制检测方法来实现检测［５］，ＭＥＭＳ传感器具有广阔的市场前景［１］，但在许多学科领域得到应用的同时，也面临一些技术挑战，‘如微加工技术与ＣＭＯＳ工艺的兼容等２ｌ。电容式传感器对应用环境温度、湿度及磁场变化的不敏感性，使它广泛适用于各种检测系统［３。，正逐渐成为当但ＣＭＯＳ工艺导致的器件失配会带来测量误差。Ｍａｒｌｏｗ等人采用开关电容检测电路来实现微电容的读取［引，但电荷的注入效应也会来带来一定的误差。Ｓｅｉｊｉ等人提出基于电荷放大器的原理进行微电容检测［７］，然而，使用大的反馈电阻会给工艺带今的一个研究热点。然而，由于存在较大的杂散电容，微电容检测已成为高灵敏度传感器设计的一个瓶颈。———收稿日期：２００９～０...