MEMS(Microelectromechanical Systems)加速度传感器是MEMS器件中重要的一类,有着广泛的应用,如汽车的安全性和稳定性、生物医学应用、石油和天然气勘探以及电脑配件等。石油勘探最常用的方法之一就是地震勘探,在地震检测领域,与常规检波器相比,利用MEMS技术实现的检波器具有更好的线性度和动态范围,且具有更高的灵敏度等特点,成为目前发展主流。MEMS检波器主要包括电容加速度传感器和信号检测专用集成电路芯片(Application Specific Integrated Chip,ASIC)。MEMS传感器信号处理电路主要用来检测MEMS电容传感器敏感质量块所受到的加速度,并将其转换成电压信号。本文主要从MEMS电容加速度传感器电容检测原理出发,针对目前研究存在的加速度计线性度低等缺陷,结合CMOS工艺特点和已有的研究基础,提出了二阶模拟闭环力平衡反馈模式下开关电容电路检测方案。其读出电路主要包括电容补偿阵列、参考源、多相时钟、全差分开关电容电路、RC低通滤波和仪表放大器等。其中,全差分开关电容电路采用相关双采样技术消除失调,仪表放大器采用三运放结构,对差分信号进行单端输出,具有噪声小、精度高等特点。基于旺宏L50W 0.5μm工艺,针对该力平衡反馈模式对系统进行了时序设计,完成了读出电路设计分析与仿真验证、版图设计与后仿真验证及其流片。本文针对野外勘探ESD(Electrostatic Discharge)防护要求更为严苛,以及高压ESD防护高触发、低维持的难点,对读出电路进行全芯片ESD防护设计,芯片的I/O端口采用互补式的栅极耦合技术的PMOS和NMOS,电源端口采用栅极耦合技术的NMOS,有效提高了芯片的ESD防护等级。整体芯片前后仿验证均表明该系统具有线性度高、噪声和失调低等特点,并在旺宏L50W 0.5μm工艺下进行流片。