微米纳米技术丛书·MEMS与微系统系列：MEMS传感器接口ASIC集成技术 [ASIC Technology of MEMS Sensor Interface] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘晓为，陈伟平 著

图书标签:

• MEMS
• 传感器
• ASIC
• 集成电路
• 微系统
• 接口电路
• 模拟电路
• 混合信号电路
• 微电子学
• MEMS技术

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118085150

版次：1

商品编码：11249700

包装：平装

丛书名： 微米纳米技术丛书

外文名称：ASIC Technology of MEMS Sensor Interface

开本：16开

出版时间：2013-02-01

用纸：胶版纸

页数：224

正文语种：中文

内容简介

　　《微米纳米技术丛书·MEMS与微系统系列：MEMS传感器接口ASIC集成技术》首先介绍了以微纳米惯性器件芯片级集成为代表的ME：MS集成传感器的起源、技术特点、国内外的发展状况；然后叙述了MEMS集成压力传感器，MEMS加速度计接口ASIC芯片及其集成化技术，MEMS陀螺接口ASIC芯片及其芯片级集成技术，MEMS磁传感器、微传声器（麦克风）、热红外传感器等的接口ASIC芯片设计及其芯片级集成技术。《微米纳米技术丛书·MEMS与微系统系列：MEMS传感器接口ASIC集成技术》非常适合高等院校相关专业的师生和从事MEMS集成传感器研究的工程技术人员阅读，同时对从事MEMS传感器应用开发与生产的工程技术人员和管理决策者都有重要参考价值。

目录

第1章 引言
1.1 MEMS集成传感器
1.2 MEMS传感器接口电路集成技术特点及发展现状
1.2.1 主要技术特点
1.2.2 国内外发展趋势
参考文献

第2章 微加速度计接口ASIC集成技术
2.1 电容式加速度计接口电路
2.1.1 电容式微加速度计的工作原理
2.1.2 电容式加速度计接口电路
2.1.3 哈尔滨工业大学设计的闭环电容式加速度计接口电路
2.2 集成压阻式加速度计接口电路
2.2.1 压阻式加速度计的工作原理
2.2.2 压阻式加速度计接口ASIC
2.3 集成压电式加速度计接口电路
2.3.1 压电式加速度计工作原理
2.3.2 压电式加速度计接口电路
2.4 集成谐振式加速度计接口电路
2.4.1 谐振式加速度计工作原理
2.4.2 谐振式加速度计接口电路
2.5 集成热对流武加速度计接口电路
2.5.1 热对流加速度计的工作原理
2.5.2 热对流加速度计接口电路
2.6 集成多轴加速度计接口电路
参考文献

第3章 微机械陀螺接口ASIC集成技术
3.1 硅微机械陀螺
3.1.1 微机械陀螺等效电学模型
3.1.2 接口电路原理
3.1.3 PCB混合集成电路
3.2 石英微机械陀螺接口ASIC
3.2.1 石英微机械陀螺基本原理
3.2.2 石英微机械陀螺接口电路
3.3 典型集成微陀螺产品及应用
3.3.1 ADXRS300
3.3.2 ADXRS614
参考文献

第4章 磁传感器接口ASIC集成技术
4.1 各向异性磁阻传感器
4.1.1 各向异性磁阻传感器原理
4.1.2 各向异性磁阻接口ASIC电路
4.2 巨磁阻传感器
4.2.1 巨磁阻传感器原理
4.2.2 巨磁阻传感器接口ASIC
4.3 巨磁阻抗传感器
4.3.1 巨磁阻抗传感器原理
4.3.2 巨磁阻抗传感器接口ASIC
4.4 磁通门传感器
4.4.1 磁通门传感器原理
4.4.2 等效电学模型
4.4.3 磁通门传感器接口ASIC
参考文献

第5章 MEMS压力传感器等接口ASIC集成技术
5.1 集成压力传感器
5.1.1 集成压力传感器分类
5.1.2 集成压力传感器结构及工作原理
5.1.3 压力传感器接口电路
5.1.4 典型集成压力传感器产品及应用
5.1.5 国外各大公司集成压力传感器部分产品一览
5.2微（型）麦克风
5.2.1 常见麦克风的种类
5.2.2 MEMS微麦克风
5.2.3 电容式麦克风的工作原理
5.2.4 微麦克风接口电路
5.2.5 典型产品及应用
5.3 MEMS红外传感器及接口电路
5.3.1 MEMS红外传感器工作原理
5.3.2 接口电路及单片集成
参考文献

前言/序言

微米纳米技术丛书·MEMS与微系统系列 MEMS传感器接口ASIC集成技术 内容简介 本书深入探讨了MEMS（微机电系统）传感器接口ASIC（专用集成电路）的集成技术。随着MEMS技术的飞速发展，各种微型传感器在消费电子、汽车、医疗、工业自动化等领域得到了广泛应用。然而，MEMS传感器本身的输出信号往往是微弱的、模拟的，并且容易受到噪声干扰。为了将这些传感器有效地集成到复杂的系统中，并实现高性能、低功耗、高可靠性的应用，设计和制造专门的ASIC接口电路至关重要。 本书系统地梳理了MEMS传感器接口ASIC的设计流程、关键技术和挑战。内容涵盖了从传感器特性分析到ASIC电路实现、版图设计、测试验证等全过程。 第一部分：MEMS传感器基础与接口需求分析 本部分首先回顾了MEMS传感器的工作原理和关键特性。详细介绍了不同类型的MEMS传感器，例如压阻式、电容式、压电式、热式等，并分析了它们在信号输出、灵敏度、带宽、噪声特性、功耗等方面的差异。在此基础上，深入探讨了MEMS传感器接口ASIC的设计需求，包括信号调理、模拟数字转换（ADC）、数字接口、功耗管理、鲁棒性设计等。理解MEMS传感器的内在特性是设计高效接口电路的前提，这一部分将为读者建立坚实的理论基础。 第二部分：模拟前端（AFE）电路设计 模拟前端是MEMS传感器接口ASIC的核心组成部分，负责将传感器输出的微弱模拟信号放大、滤波，并进行必要的调理。本部分将详细介绍各种模拟前端电路的设计技术，包括： 低噪声放大器（LNA）设计： 探讨不同类型的LNA拓扑结构，如跨阻放大器（TIA）、差分放大器等，分析噪声源及其抑制方法，以及增益和带宽的优化。 滤波器设计： 介绍低通、高通、带通等滤波器的设计原则和实现技术，重点关注在ASIC上实现高精度、低功耗滤波器的挑战。 电荷/电压转换电路： 针对电容式传感器，详细讲解电荷/电压转换电路的设计，包括多相开关电容技术等。 基准电压与偏置电路： 介绍高精度、低漂移基准电压源和偏置电路的设计，它们对模拟信号处理的准确性至关重要。 阻抗匹配与防护设计： 讨论传感器与AFE之间的阻抗匹配问题，以及ESD（静电放电）等防护电路的设计，以提高系统的可靠性。 第三部分：模数转换（ADC）技术 MEMS传感器通常输出模拟信号，为了与数字处理单元进行交互，需要将其转换为数字信号。本部分将深入探讨各种ADC架构在MEMS接口ASIC中的应用： 逐次逼近型ADC（SAR ADC）： 分析SAR ADC的结构、工作原理，以及在低功耗和中等分辨率应用中的优势。 Sigma-Delta ADC： 详细介绍Sigma-Delta ADC的过采样、噪声整形原理，以及其在需要高分辨率和低带宽信号测量中的适用性。 流水线ADC： 探讨流水线ADC的并行处理方式，以及其在高采样率、高分辨率应用中的优势。 低功耗ADC设计： 重点关注如何通过架构选择、电路优化、时钟驱动等手段实现低功耗ADC设计，这对电池供电设备尤为关键。 ADC的非线性与噪声分析： 深入分析ADC的非线性失真和量化噪声，以及相应的校准技术。 第四部分：数字接口与控制逻辑 数字接口负责将ADC输出的数字信号传输到微控制器或其他数字处理单元，并实现对ASIC内部模块的控制。本部分将介绍： 串行通信接口： 详细讲解I2C、SPI、UART等常用串行通信协议在ASIC接口中的实现，以及协议的选型原则。 并行接口： 介绍并行接口的结构和应用场景。 定制数字接口： 讨论根据具体应用需求设计定制数字接口的必要性和方法。 状态机与控制逻辑设计： 介绍如何使用有限状态机（FSM）设计ASIC内部的控制逻辑，实现对不同工作模式、功耗状态的切换。 中断与报警机制： 设计用于及时通知主处理器传感器异常或达到阈值的中断与报警信号。 第五部分：电源管理与低功耗设计 MEMS传感器接口ASIC的功耗是影响设备续航能力的关键因素。本部分将集中探讨电源管理和低功耗设计策略： 低压差线性稳压器（LDO）： 介绍LDO的设计和选择，以及在低功耗应用中的优化。 开关电源（Switching Regulator）： 探讨DC-DC转换器的应用，以及如何实现高效率的功率转换。 动态电压与频率调整（DVFS）： 介绍根据工作负载动态调整电压和频率以节省功耗的技术。 休眠与唤醒机制： 设计高效的低功耗模式和快速唤醒机制，以最大限度地延长电池寿命。 电源噪声抑制： 分析电源噪声对模拟电路的影响，并提出有效的抑制方案。 第六部分：版图设计与制造考虑 ASIC的物理实现离不开精细的版图设计。本部分将触及： 工艺选择： 介绍CMOS、BiCMOS等不同半导体工艺的选择对ASIC性能和成本的影响。 版图布局与布线： 讨论模拟与数字电路的隔离、电源和地线的处理、信号线的走线规则等。 寄生效应分析与补偿： 分析版图寄生效应（如电容、电阻）对电路性能的影响，并提出相应的补偿方法。 ESD防护结构设计： 强调ESD防护电路在版图设计中的重要性。 可制造性设计（DFM）： 考虑制造过程中可能出现的问题，优化版图以提高良率。 第七部分：测试与验证 ASIC的性能验证是确保设计成功的关键步骤。本部分将涵盖： 测试策略与流程： 介绍ASIC的测试流程，包括功能测试、参数测试、功耗测试等。 片上测试（On-Chip Testing）： 探讨内置自测试（BIST）等技术，提高测试效率。 ATE（Automatic Test Equipment）的应用： 介绍ATE在ASIC测试中的作用。 失效分析： 简述ASIC失效的常见原因和分析方法。 第八部分：案例分析与未来趋势 本书最后将通过具体的MEMS传感器接口ASIC设计案例，展示书中所述技术在实际应用中的落地。同时，展望MEMS传感器接口ASIC技术未来的发展方向，如更先进的低功耗技术、更高的集成度、更强大的信号处理能力、与AI的结合等。 本书内容翔实，理论与实践相结合，适合从事MEMS传感器、ASIC设计、集成电路设计、嵌入式系统开发等领域的工程师、研究人员和高等院校相关专业学生阅读。通过学习本书，读者能够系统地掌握MEMS传感器接口ASIC的设计与集成技术，为开发高性能、高可靠性的MEMS应用奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对 MEMS 传感器的应用非常感兴趣，尤其是在智能穿戴设备、医疗健康和工业自动化等领域。这些应用对传感器的精度、响应速度以及功耗都有着非常高的要求。这本书的标题“MEMS传感器接口ASIC集成技术”让我意识到，要充分发挥 MEMS 传感器的潜力，ASIC 的设计是不可或缺的关键。我希望书中能详细介绍如何为不同类型的 MEMS 传感器（例如，生物传感器、环境传感器、惯性传感器）设计最优化的 ASIC 接口。这可能包括对传感器噪声特性的深入分析，以及如何通过 ASIC 设计来抑制这些噪声，从而提高信噪比。我也对 ASIC 的可靠性和稳定性非常关心，特别是在极端环境下工作的 MEMS 传感器，其接口 ASIC 需要具备一定的抗干扰和抗老化能力。如果书中能提供一些关于 ASIC 在高温、高湿、强电磁干扰等环境下的设计考虑，那就更具实际意义了。

评分☆☆☆☆☆

我之前在阅读一些关于 MEMS 传感器市场的分析报告时，发现 ASIC 芯片的成本在 MEMS 传感器的总成本中占有相当大的比重。这让我意识到，对于 MEMS 传感器制造商来说，如何高效地设计和生产低成本、高性能的 ASIC 接口芯片，是他们面临的重要挑战。这本书如果能深入探讨 ASIC 的成本控制策略，例如通过工艺选择、模块复用、以及优化设计流程来降低制造成本，那将对我非常有价值。我希望书中能提供一些关于 ASIC 设计中遇到的常见设计错误及其规避方法的案例分析。另外，我也对 ASIC 的可测试性设计（DFT）方面感兴趣，因为良好的可测试性可以显著降低芯片的测试成本和提高测试效率。书中是否会涉及如何为 MEMS 传感器接口 ASIC 设计有效的测试向量和测试流程？

评分☆☆☆☆☆

我的朋友是一位 MEMS 传感器领域的专家，他曾经跟我提到过，现在 MEMS 传感器的发展趋势之一是集成化和智能化，而 ASIC 在实现这一目标的过程中扮演着核心角色。他当时特别强调了 ASIC 在实现传感器的数据融合、算法处理以及与外部系统的通信方面的能力。这本书的书名“MEMS传感器接口ASIC集成技术”恰好与我朋友的观点不谋而合，让我对这本书的内容充满了期待。我希望书中能够深入讲解 ASIC 如何实现 MEMS 传感器的智能处理，例如如何集成微处理器、DSP 或专用的硬件加速器，以实现复杂的信号处理算法和人工智能应用。我也对 ASIC 在实现传感器网络中的通信和协同工作方面的作用感兴趣。书中是否会涉及 ASIC 在构建物联网（IoT）设备中 MEMS 传感器节点的设计考量？例如，如何实现低功耗的无线通信接口，以及如何确保数据的安全性和隐私性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引我，采用了沉稳的蓝色为主色调，搭配着银色的文字，给人一种专业、严谨、科技感十足的感觉。封面的右下角还巧妙地融入了一个MEMS器件的抽象图形，线条流畅而富有动感，仿佛在诉说着微观世界的无限可能。书名“微米纳米技术丛书·MEMS与微系统系列：MEMS传感器接口ASIC集成技术”几个字清晰可见，排版合理，字体大小适中，即便是在书架上远观，也能一目了然。我尤其喜欢封面上这种留白的处理，不多不少，恰到好处地突出了书名和主题，不会显得过于拥挤。包装也很扎实，塑封完好，看得出出版社在细节上的用心。拿到手里，沉甸甸的质感也让我对这本书的内容充满了期待。我猜测这本书的装帧质量应该也是非常不错的，毕竟是“丛书”系列，整体风格和质量应该是有保障的。封面虽然是静态的，但通过色彩和图形的搭配，已经成功勾起了我探索MEMS传感器接口ASIC集成技术的好奇心。我已经在脑海中想象了无数次翻开书页，进入那个微观而精密的电子世界的情景。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对嵌入式系统开发充满热情的研究人员，MEMS传感器在嵌入式系统中扮演着越来越重要的角色。然而，如何有效地将这些传感器集成到系统中，尤其是与主控芯片进行高效、低功耗的通信，一直是我研究的重点。这本书的书名“MEMS传感器接口ASIC集成技术”恰好戳中了我的痛点。我非常期待书中能够详细介绍各种常见的MEMS传感器数据接口协议，例如I2C、SPI、以及可能更高级的定制协议。更重要的是，我希望这本书能深入讲解如何设计ASIC来满足这些接口协议的要求，包括时序控制、数据打包、错误校验等方面。我也关注低功耗设计，因为在很多嵌入式应用中，电池续航能力至关重要。书中是否会提供关于低功耗ASIC设计策略，如时钟门控、电源门控、以及动态电压和频率调整（DVFS）等方面的讨论？

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，MEMS传感器之所以能够从实验室走向广泛的应用，离不开其背后强大的ASIC支持。很多时候，传感器的性能瓶颈并不在于MEMS结构本身，而在于与之配合的接口电路。因此，一本专注于“MEMS传感器接口ASIC集成技术”的书籍，对我来说具有极高的价值。我预想这本书会深入剖析ASIC设计中的关键模块，比如电荷泵、基准电压源、时钟发生器等，并解释它们在MEMS传感器接口设计中的作用。同时，我也想了解书中是否会涉及到ASIC的验证和测试方法，因为这是确保产品质量和可靠性的重要环节。如果书中能提供一些关于ASIC工艺选择的建议，比如在不同工艺节点下，应该如何权衡性能、成本和功耗，那将是非常有价值的信息。此外，我希望这本书能够帮助我理解ASIC与FPGA在MEMS接口设计中的区别与联系，以及各自的适用场景。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子工程专业的学生，我对微电子技术和集成电路一直抱有浓厚的兴趣。MEMS技术作为微观世界的一项革命性技术，其与ASIC的结合更是让我着迷。这本书的系列名称“微米纳米技术丛书”本身就极具吸引力，而“MEMS传感器接口ASIC集成技术”这个副标题则精准地击中了我的学习目标。我非常希望这本书能够提供深入的理论讲解，例如ASIC设计中关于模拟前端（AFE）的设计原理，包括如何处理微弱信号的放大、滤波和偏置。我也对数字信号处理部分很感兴趣，特别是如何实现高效的模数转换以及后续的数字滤波和标定算法。这本书是否会涵盖MEMS传感器与ASIC在封装和互联方面的技术挑战？这是一个经常被忽视但却非常关键的环节。我期待书中能有关于ASIC布局布线、功耗管理和ESD（静电放电）保护等方面的深入探讨，这些都是实际工程中不可或缺的知识。

评分☆☆☆☆☆

我是在一次行业展会上听一位资深工程师提到了“MEMS传感器接口ASIC集成技术”的重要性，他强调了ASIC在提升MEMS传感器性能、降低成本和功耗方面的关键作用。这让我意识到，仅仅了解MEMS传感器本身的工作原理是不够的，理解其背后的电子集成技术才是真正的核心竞争力。这本书的出现，恰好满足了我对这方面的学习需求。我预感书中会详细介绍ASIC的设计流程，从需求分析、架构设计，到具体的电路实现，包括各种模拟和数字模块的构建。我特别期待它能讲解一些ASIC设计中的挑战，比如噪声抑制、串扰、信号完整性问题，以及如何通过优化的电路设计和版图布局来克服这些挑战。书中是否会涉及一些EDA（电子设计自动化）工具的使用，比如Cadence、Synapse等？如果能有相关的介绍，那就太棒了，这将大大提高我学习的效率。我也想知道，这本书会不会对不同类型的ASIC设计方法进行比较，例如是使用BCD工艺还是CMOS工艺，它们各自的优劣势是什么。

评分☆☆☆☆☆

我一直对MEMS传感器这个领域非常感兴趣，尤其是它们如何与ASIC（专用集成电路）进行接口集成，这部分技术直接决定了传感器的性能和应用范围。我在网上搜集了不少资料，但总觉得零散，缺乏一个系统性的梳理。这本书的书名直接点明了核心技术，这让我觉得它很可能填补了我知识体系中的空白。我对这本书的期望非常高，希望它能深入浅出地讲解MEMS传感器的原理，特别是其电气特性的表征，以及如何根据这些特性设计出与之匹配的ASIC接口电路。我特别关注模拟前端设计、信号调理、模数转换以及低功耗设计等方面的内容。因为我知道，一个优秀的ASIC接口设计，不仅要保证信号的准确传输，还要尽可能地降低功耗，延长传感器的续航能力，这对于便携式设备和物联网应用至关重要。我甚至会关注这本书是否会涉及一些实际的案例分析，比如针对特定类型的MEMS传感器（如压力传感器、加速度计、陀螺仪等），详细讲解其ASIC接口的电路架构、关键参数的选择以及设计流程。如果这本书能提供一些硬件实现的建议，甚至是PCB布局的注意事项，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

我之前在学习MEMS微加速计的时候，遇到过一个棘手的问题：如何将传感器输出的微弱模拟信号有效地放大并转换成数字信号，同时还要抑制各种干扰。当时的资料大多集中在MEMS结构本身，而对接口电路的讲解非常有限。这本书的标题“MEMS传感器接口ASIC集成技术”让我眼前一亮，我猜想它很可能就是解答我心中疑惑的宝典。我希望书中能够详细阐述如何针对不同MEMS传感器（如压电式、电容式、压阻式等）设计专门的接口ASIC。这包括对传感器输出信号特性（如灵敏度、阻抗、频率响应）的深入分析，以及如何选择合适的放大器类型（如跨阻放大器、运算放大器）、滤波器结构和ADC（模数转换器）架构。我更关注的是，书中是否会讲解如何进行ASIC的功耗优化，比如采用低功耗设计技术，以及如何实现低噪声和高线性的信号链。如果书中能提供一些实际的ASIC设计案例，并展示其性能指标，那将对我非常有启发。

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多个输入的响应的确定性构成了整个实时系统的确定性。（实时系统并不代表着对所有输入事件具

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买书看学习中，不知道学习能不能耐得住

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嵌入式系统的应用领域十分广泛，并不是其所针对的专用功能都要求实时性的，只有当系统中对

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质量好，只是内容相对较少！

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纸张不错，内容有帮助，值得购买

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2.3 软实

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器人、空中交通管制、远程通信、军事指挥与控制系统等。而对打印机这样一个嵌入式应用系统，

评分☆☆☆☆☆

书不错

评分☆☆☆☆☆

2.3 软实