微陀螺接口ASIC性能分析與電路優(yōu)化.pdf

1、微機械陀螺是80年代后期發(fā)展起來的一種新型傳感器，高性能，低成本振動式微機械陀螺成為微電子機械系統(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行分析對于提高微機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)，推導出陀螺驅(qū)動模態(tài)和檢測模態(tài)的動力學方程，并探討了陀螺結(jié)構(gòu)中存在的一些非理想效應，比如正交誤差、寄生科氏力、寄生電容等，通過分析得出在

2、電路設計中減小或消除部分非理想效應的方法。論文在分析陀螺動力學方程的基礎上構(gòu)建出陀螺結(jié)構(gòu)的等效電學模型，為陀螺接口電路的設計提供傳感器模型，并為下一步進行行為級電路模擬奠定基礎。
　　論文分析和設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)絡構(gòu)成）和反饋網(wǎng)絡來組成，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耦合影響。在此基礎上設計了自激驅(qū)動電路和檢測電路，為了驗證設計的可行性，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)合陀螺整體電學模型進行了仿真，對陀螺的自激驅(qū)動和檢測進行了行為級電路模擬，電路實現(xiàn)了相應功能。論文完成了陀螺接口ASIC中各模塊具體電路的設計。
　　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，