基于MS3110的电容式MEMS加速度计微电容读出电路设计(5)
(2-3)
采样保持器的输出为：
(2-4)
式中Vhf(t)为高频分量。
利用低通滤波器滤除采样保持器输出信号中的高频分量，经过放大后得到的信号为:
(2-5)
式中kg为放大增益环节的放大倍数。
可以看出：MS3110的输出与输入电容差成正比，因此它可以应用于电容式传感器中的信号检测电路。[13]
MS3110的理论传输函数如下：
其中VO是输出电压。GAIN的标称值为2或4V/V，V2P25的标称值为2.25VDC,调节CF可优化输入被测电容的范围，CF≥1.5pF。
当满足
时，VREF可被设定为0.5V或2.25V DC，当VREF为0.5V DC时，CS2T必须大于或等于CS1T。
2.2.2 MS3110应用特性
MS3110是一个通用的、具有超低噪声的CMOS工艺芯片，支持各种要求具有高分辨率电容输出接口的MEMS传感器，其主要性能特点如下[12]：
(1) 电容分辨率：4.0aF/rtHz
(2) 传感器模式：单变量或双差分变量
(3) 片载虚拟电容用作模拟差分操作和初始化调整
(4) 增益和直流输出调整
(5) 可编程带宽调整：0.5到8kHz（9个步进）
(6) 2.25V直流输出，用作模数转换器的基准或比率计操作
(7) +5V单电源供电
(8) 用于存储设置参数的片载EEPROM
(9) 提供裸片或16引脚的封装芯片
1) MS3110引脚功能
MS3110的16引脚封装芯片的各引脚功能如表2-1所示。
表2-1 MS3110引脚功能表
封装引脚序号 名称 描述
1 CHPRST 芯片复位，内部上拉。标称值为4.0V
2 V2P25 2.25V直流基准
3 TESTSEL 测试脚。让用户绕过片载EEPROM对芯片直接编程
4 CS2IN 电容传感器输入2，和传感器的上电极相连
5 CSCOM 电容传感器公共端，与公共节点相连
6 CS1IN 电容传感器输入1，和传感器的上电极相连
7 SDATA 串行信号输入端，输入串行信号对EEPROM或芯片寄存器进行直接编程。该端口内部下拉
8 SCLK 串行时钟信号输入,用于芯片的选通，对串行数据信号进行门控。该端口内部下拉
9 NC 空脚
10 HV16 16VDC输入端，对EEPROM编程时连接16V供电，其他时候接地
11 WRT 写引脚。允许用户对EEPROM进行编程
12 NC 空脚
13 -V 负电压输入，通常为0V
14 VO 芯片信号输出通路
15 +V 正电压输入，通常为5V
16 NC 空脚
2) MS3110工作方式
MS3110有两种工作方式：对EEPROM编程或直接写控制寄存器。
对EEPROM需要用到四个引脚，分别是HV16(+16VDC),SDATA,SCLK和WRT。
要写入EEPROM存储空间的每个地址上的16位输入数据流的定义如下。进入移位寄存器的第一位是SP，最后一位是ERN。这代表了SDATA的一部分，或者串行数据流。