微陀螺接口ASIC性能分析與電路優(yōu)化.pdf

1、微機(jī)械陀螺是80年代后期發(fā)展起來的一種新型傳感器，高性能，低成本振動式微機(jī)械陀螺成為微電子機(jī)械系統(tǒng)的主流。由于陀螺系統(tǒng)是一個噪聲限制的系統(tǒng)，其輸出信號極其微弱，一般低于或等于噪聲水平，所以對陀螺結(jié)構(gòu)及接口電路的性能進(jìn)行分析對于提高微機(jī)械陀螺的整體特性有著非常重要的意義。
　　本文從陀螺工作原理出發(fā)，推導(dǎo)出陀螺驅(qū)動模態(tài)和檢測模態(tài)的動力學(xué)方程，并探討了陀螺結(jié)構(gòu)中存在的一些非理想效應(yīng)，比如正交誤差、寄生科氏力、寄生電容等，通過分析得出在

2、電路設(shè)計中減小或消除部分非理想效應(yīng)的方法。論文在分析陀螺動力學(xué)方程的基礎(chǔ)上構(gòu)建出陀螺結(jié)構(gòu)的等效電學(xué)模型，為陀螺接口電路的設(shè)計提供傳感器模型，并為下一步進(jìn)行行為級電路模擬奠定基礎(chǔ)。
　　論文分析和設(shè)計了消除陀螺整體電路中的增益和相位誤差的相位修正電路，相位修正電路由放大器、帶通電路（放大電路與RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成）和反饋網(wǎng)絡(luò)來組成，構(gòu)建出一個具有特定信號傳輸頻帶的放大電路。通過增加開環(huán)增益，使得閉環(huán)增益和相位只受反饋回路影響，通過設(shè)置反饋回

3、路可以消除增益和相位誤差，同時，通過相位修正電路可以消除不同頻率信號的電學(xué)耦合影響。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了自激驅(qū)動電路和檢測電路，為了驗證設(shè)計的可行性，首先用理想器件搭建了自激驅(qū)動電路和檢測電路理想模型，同時結(jié)合陀螺整體電學(xué)模型進(jìn)行了仿真，對陀螺的自激驅(qū)動和檢測進(jìn)行了行為級電路模擬，電路實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)功能。論文完成了陀螺接口ASIC中各模塊具體電路的設(shè)計。
　　從整體仿真結(jié)果來看，驅(qū)動振動頻率為驅(qū)動模態(tài)的固有頻率，大小為2.7739kHz，