学位论文简介
MEMS陀螺仪微型化特点使得驱动陀螺仪振动和检测陀螺仪角速度信息的操作系统趋于微型化，而MEMS陀螺仪微型操作系统数字化发展使得连接MEMS陀螺仪与数字处理芯片的专用接口芯片得到了发展。这篇文章针对国防科技大学自主研制的蝶翼式MEMS陀螺仪和正在研制的数字专用，设计其专用接口芯片，为后续研制集MEMS陀螺仪-专用接口芯片-数字专用芯片于一体的微型制导控制系统提供理论和实践支撑。以下为文章的主要创新性研究成果：
高精度低噪声电容电压转换电路。针对MEMS陀螺仪高精度、宽量程特点，设计专用电容电压转换电路。结构设计上，利用斩波和相关双采样进行降噪。晶体管级电路设计中，充分考虑陀螺仪封装和焊盘导线等寄生参数引起的噪声，制定设计指标，设计专用电路。仿真结果显示，整个电容电压转换电路的转换率达到20mV/fF，电容识别精度为12.72aF。
高精度ΔΣ-ADC。根据电容电压转换电路的输出参数，制定ΔΣ-ADC的设计指标。在基础的ΔΣ-ADC结构中引入相关双采样技术降噪，并根据性能需求和噪声特性设计晶体管尺寸。仿真结果显示，ΔΣ-ADC的信噪比为98.5dB，噪声整形梯度约为70 -dB /10lgHz，在1Hz~20kHz带宽范围内精度为16.1位。
不依靠外接高压电源的数模转换高压反馈电路。针对高压驱动专用陀螺仪的需求，利用国内较为普遍的BCD工艺中LDMOS设计高压电路，将单端输入的数字信号转换为模拟高压差分正弦输出。仿真结果显示，设计的电路可实现数字输入到高压差分正弦输出的转换。
实现MEMS陀螺仪与数字专用芯片间信号传输功能的专用接口芯片。采用国内可生产的0.18um BCD工艺，设计出不依赖外部模拟元件，集电容检测、模数转换、高压反馈、时序、参考、升压于一体的专用接口芯片。完成芯片版图布局，制定流片测试方案。
主要学术成果
Jinhui Tan, Jishun Kuang, Xing Hu, Xiaomin Cai, Jiahe Shi. The Design of Delta-Sigma ADC in MEMS Gyro Interface ASIC. Microelectronic Journal, 2023, 143. (SCI, 第一作者, 已发表)
Jinhui Tan, Jishun Kuang, Xing Hu, Lin Xiao. Small-Signal Processing Low-Overhead Operational Amplifier for delta-Sigma ADC. Journal of Circuits, Systems, and Computers, 2022, 31(17): 1-19. (SCI, 第一作者, 已发表)
Lin Xiao, Jinhui Tan, Shaoqing Li, Jihua Chen. Design of High Precision Band-Pass Sigma-Delta ADC in MEMS Gyroscope, 23rd Annual Conference on Computer Engineering and Technology, NCCET 2019, Enshi, China. (EI, 第二作者, 已发表)
Xiaomin Cai; Renfa Li; Shijie Kuang; Jinhui Tan. An Energy Trace Compression Method for Differential Power Analysis Attack. IEEE Access, 2020, 8: 89084-89092. (SCI, 第四作者, 已发表)
发明专利：
谭瑾慧， 邝继顺， 胡星， 肖林. 面向Δ∑ADC的小信号处理低开销运算放大器，2022, 申请号: 202210226443.7
罗雪莲， 谭瑾慧， 何淑珍， 胡星， 蔡晓敏. 用于MEMS陀螺接口芯片的三阶积分器级联前馈ΔΣ-ADC，2022, 申请号: 202210660455.0
