石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)ASIC芯片設(shè)計(jì).pdf

1、石英陀螺作為微機(jī)械慣性傳感器的一種，具有可靠性高，壽命長，尺寸小，能在惡劣條件下工作的優(yōu)點(diǎn)，在軍事和民用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。國外已有多類石英陀螺的產(chǎn)品問世，而我國尚處于起步階段。驅(qū)動(dòng)電路是石英陀螺系統(tǒng)很重要的一部分，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也影響著陀螺的靈敏度和檢測(cè)精度?；谝陨显?，本文主要研究石英陀螺驅(qū)動(dòng)電路ASIC設(shè)計(jì)。
　　首先，本論文建立了石英陀螺驅(qū)動(dòng)模態(tài)等效電學(xué)模型，并對(duì)它進(jìn)行交流小信號(hào)分析。選定閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)方案，

2、并對(duì)該方案進(jìn)行驅(qū)動(dòng)環(huán)路相位理論和幅度理論分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一種石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路。利用Hspice中的理想運(yùn)放和理想行為模型建立了石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路的理想模型，并進(jìn)行仿真分析，論證了閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)方案的可行性。然后，結(jié)合0.5μm工藝參數(shù)設(shè)計(jì)出石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具體的晶體管級(jí)電路，采用電路仿真工具 Hspice對(duì)自激驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)晶體管級(jí)電路進(jìn)行整體仿真分析，最后驗(yàn)證了該驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)能夠成功運(yùn)用于檢測(cè)信號(hào)的解調(diào)

3、，同時(shí)討論了驅(qū)動(dòng)電路的誤差。
　　通過對(duì)石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)晶體管級(jí)電路的整體仿真分析可得，驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定振蕩建立時(shí)間約為30.0ms，穩(wěn)定振蕩頻率抖動(dòng)為140Hz，頻率穩(wěn)定性為0.0119％。平均頻率為11840.0Hz，頻率偏差為91Hz。通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的誤差分析可知在電壓比較器中引入遲滯可以很好得克服比較器輸入噪聲的影響。
　　最后，本文完成了版圖的設(shè)計(jì)，并從匹配設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)和寄生優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面對(duì)版圖進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)