基于一款专用集成电路芯片（ASIC）HTl33实现了一种微小电容测量电路。该电路具有高分辨率、高抗干扰性、偏置调节能力和模拟、数字信号两种输出模式等特点。文中详细论述了测量电路的实现以及电路的抗干扰措施，并通过测定一组微小电容验证了电路的性能。实验表明，电路分辨率达0．5fF，非线性度8．67％。该电路在各种电容式传感器特别是微机电系统（MEMS）传感器中有广泛的应用前景。

微机械加速度计的输出受到环境温度的影响。文中以姿态参照系统为例，通过温度实验，得到了姿态参照系统中的微机械加速度计在不同温度下的输出，通过数据拟合建立了静态温度模型，对加速度计的零偏和标度因子进行了补偿。在姿态参照系统中对该温度补偿模型进行试验，结果表明得到的模型可以有效地补偿系统中的微机械加速度计的温度误差，使加速度计随温度变化的稳态输出变化的数量级由10^-3减小到10^-4。该温度补偿方法也适用于其他MEMS惯性测量系统中的微机械加速度计的温度补偿。

为提高微机电系统（MEMS）中光学系统整体仿真的准确性和效率,解决光学组件系统级建模存在的问题,提出了一种光学组件系统级建模方法,该方法可同时支持与MEMS系统级机械组件和电路组件共同仿真。首先,介绍了多端口组件网络方法、高斯光束特点和空间坐标系变换理论。接着,以微平面镜为例,介绍了光学组件系统级建模方法的流程。最后,采用Verilog-A硬件描述语言建立了包含多个典型光学组件的系统级光学库。使用该库的光学组件在MEMS集成设计工具MEMS Garden中搭建微扫描系统进行了仿真与测试。与商业软件CoventorWare的分析结果相比,提出的建模方法解决了扫描盲区问题,且非差分电压分析的误差小于3%。结果显示,本文提出的建模方法精确有效,对MEMS的系统级设计有参考价值。

采用闭环控制电路使振动式微机械陀螺驱动模态保持谐振是提高其灵敏度和稳定性的最为直接、有效的方法。基于锁相控制环路是目前振动式陀螺驱动广泛采用的控制方法之一。对包括陀螺在内的锁相环各个环节进行了建模。对各部分模型线性化处理后,推导了微机械陀螺锁相环控制电路的系统传递函数。传递函数的分析表明该系统是一个有差系统,即压控振荡器发生频率和陀螺谐振频率总是存在一定的频差。文中引入了校正环节来消除稳态误差。采用音叉电容式微机械陀螺进行了实验,转台实验显示刻度因子有所提高,表明该控制方案能够有效的提高陀螺的灵敏度及其稳定性。

介绍一种可用于微机械电容式加速度计检测的接口电路，该电路利用电荷放大器把电容变化转变成电压变化，再对被加速度信号调制的载波信号进行解调，经过低通放大滤波，最后得到与加速度信号成正比的直流电压信号，具有测量差分电容变化的功能和灵敏度高、线性好的特点。整体电路通过Pspice进行了仿真，优化后制成PCB板进行实验。实验结果线性度为5％，灵敏度为19．5V／pF，表明该电路是一种具有实用价值的电容式加速度计检测接口电路。

误差源是以弱小信号处理为特征的微机械陀螺精度提高的主要制约因素.分析了音叉电容式微机械陀螺由本身工作模式和加工误差造成的两类误差源,并探讨了相应的消除方法.首先采用分离电极方法消除了驱动模态位移电流对敏感模态输出信号的耦合;用半频驱动方法抑制了驱动电压信号通过寄生电容对输出信号的耦合;通过在玻璃基体上开槽减轻了梳齿电容的静电悬浮以及玻璃基体上的电荷累积现象.然后通过对驱动电压幅值的自动调节弥补了由加工误差所造成的驱动电容不匹配,并采用同步解调消除正交误差.分析结果表明这些误差源的消除可提高微机械陀螺的精度水平.

针对含复杂结构的MEMS器件，提出基于异构宏模型的系统级建模方法，即将MEMS系统分解为多个简单部件和复杂部件的组合，采用解析法建立简单部件的宏模型，而采用数值法建立复杂部件的宏模型，通过这些宏模型按器件的原始拓扑互连实现整个MEMS的系统级建模与仿真。以z轴微加速度计为例，对其中形状规则的平板质量块和平板电容器，采用解析法建立宏模型；而对于形状复杂的折叠梁，采用数值法建立宏模型，完成z轴微加速度计的系统级建模，并在Saber中进行系统级的时域、频域及pull—in仿真。将仿真结果与有限元分析结果及实验结果进行了比较，其时域仿真时间小于2min，频率、pull—in电压相对误差小于2％，表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级建模与仿真。

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题 ,提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法 ,将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层 ;以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术 ,并在此基础上构建微机电系统集成设计平台 ;所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行 ,同时平台所具有的系统级。

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题,提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法,将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层;以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术,并在此基础上构建微机电系统集成设计平台;所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行,同时平台所具有的系统级、器件级和工艺级的多设计入口以及各阶层的全参数化驱动设计功能可提高微机电系统设计的效率.

静电梳齿驱动结构的最大驱动位移主要受限于其侧向不稳定性,即当驱动电压接近吸合电压时,静电梳齿驱动结构的活动梳齿与固定梳齿发生吸合,导致静电梳齿驱动器失效。建立典型静电梳齿驱动结构的稳定性分析模型,研究梳齿驱动结构稳定性的影响因素,并进行理论分析、仿真分析和实验验证。结果表明：支撑梁结构的纵/横刚度比是影响静电梳齿驱动结构稳定性的关键因素,其比值越大,静电梳齿驱动结构的稳定性越好。