FBAR 传感器信号处理电路的设计.PDF

硬件纵横 Hardware Technique FBAR 传感器信号处理电路的设计* 秦 杰 , 杨 洋, 熊 娟, 顾 豪 爽 （湖北大学 物理学与电子技术学院 湖北 武汉 ） , 430062 摘 要： 介 绍 了 AIN 薄 膜 体 声 波 （FBAR ）传 感 器 以 及信 号 处 理 电 路 的 原 理 ，着 重 设 计 了 传感 器 的 频 率 检 测 电路 。 频 率 检 测 电路 采 用 VHDL 语 言 对 各 个 电路 子 模 块 编 写 相 应 的 代 码 ，并 利 用 Quartus9.0 完 成 了 仿 真 。 仿 真 结 果 表 明 ，相 对 精 度 为 10-6 ，达 到 了预 期 的 设 想 ，满 足 了 FBAR 传 感 器 的 要 求 。 关键词： FBAR ； 信 号 处 理 ； VHDL 中图分类号： TP212 文献标识码： A 文章编号： 1674-7720(2013)06-0022-03 The sensor signal processing circuit design based on FBAR Qin Jie, Yang Yang, Xiong Juan, Gu Haoshuang (Faculty of Physics and Electronic Technology, Hubei University, Wuhan 430062 ， China) Abstract: This paper describes the principles of the AlN FBAR sensor and the signal processing circuit, and focuses on the design of the frequency detection circuit of the sensor. This circuit uses VHDL language to write the corresponding code for each circuit sub-module, and uses Quartus9.0 to complete the simulation. Simulation results show that the relative accuracy is 10 -6 , that reaches the expected goal and meets the requirements of the FBAR sensor. Key words ： FBAR ； signal processing ； VHDL 近年来，随着射频无线通信技术和半导体工艺的迅 1 系统构成 猛发展，传统的传感器也正向微型化、 智能化、信息化转 根据 理论 机电系统的谐振本质上是系统 Rayleigh , 变。 以薄膜体声波谐振FBAR (Film Bulk Acoustic Wave) 中动能和势能的平衡，在 FBAR 表面加载一定微扰量的 技术为基础的微质量传感器因其具有体积小、频率覆盖 物质后，原先的能量平衡被破坏，为了实现新的平衡，谐 范围广、 频带宽、 值高、 带外抑制高 大约 、 功率 Q ( 50 dB) 振频率必然降低，通过 FBAR 谐振频率的变化可以反推 容量大、温度系数小、可与半导体工艺兼容等优势，显示 出加载在表面微扰量的大小。