微機(jī)械陀螺中全差分放大器的研究.pdf

1、硅微機(jī)械陀螺是一種新型的慣性器件,它在軍事應(yīng)用和民用方面都有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。本文首先分析了振動(dòng)式微機(jī)械陀螺的工作原理,在哈工大MEMS中心原有微陀螺ASIC電路的基礎(chǔ)上,將單端檢測(cè)改進(jìn)為差分檢測(cè),并設(shè)計(jì)了自激驅(qū)動(dòng)電路中的重要模塊跨阻放大器。針對(duì)單端檢測(cè)電路存在對(duì)共模噪聲抑制能力差,對(duì)微小電容變化信號(hào)的檢測(cè)能力差,本文提出一種適合電容檢測(cè)型微機(jī)械陀螺的差分檢測(cè)電路,以克服以上缺點(diǎn),提高電路及系統(tǒng)的整體性能。其中,積分器電路作為檢測(cè)

2、電路的前級(jí),其噪聲對(duì)于整體電路的分辨率影響很大。在本設(shè)計(jì)中積分器采用折疊式共源共柵全差分運(yùn)放(具有高速的共模反饋),抑制了共模噪聲,檢測(cè)靈敏度是單端的二倍。檢測(cè)電路中的一級(jí)低通濾波器采用R-MOSFET-C二階全差分式,與單端檢測(cè)電路中的有源RC濾波器(電阻為無(wú)源)相比,對(duì)工藝條件的敏感度不高,同時(shí)具有較高的線性度。經(jīng)仿真,響應(yīng)曲線與后者的基本吻合,截止頻率為13.5kHz,在載波頻率處衰減41.01dB。自激驅(qū)動(dòng)中的跨阻放大器是將驅(qū)動(dòng)

3、模態(tài)上檢測(cè)電容檢測(cè)的變化電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),并要有合適的增益以放大檢測(cè)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本設(shè)計(jì)的跨阻放大器由折疊式共源共柵全差分放大器和可選擇的反饋電阻組成。可選擇反饋電阻是由MOS開關(guān)和工作在線性區(qū)的MOS電阻組成,通過(guò)外加電壓控制MOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)了在跨阻放大器這一級(jí)的電路放大倍數(shù)的可調(diào)性。經(jīng)Hspice仿真,在輸入角速度為1o/s,單端檢測(cè)的檢測(cè)靈敏度為7.25mV/o/s。采用差分檢測(cè)后,其檢測(cè)靈敏度15.82mV/o/s,較好地提高了檢