【摘 要】
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硅微机械陀螺是近几年快速发展起来的一种新型惯性器件,具有质量轻、功耗低、集成度高、可靠性高等优点,成为目前惯性传感领域的研究热点。随着MEMS技术的不断成熟,微机械陀
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硅微机械陀螺是近几年快速发展起来的一种新型惯性器件,具有质量轻、功耗低、集成度高、可靠性高等优点,成为目前惯性传感领域的研究热点。随着MEMS技术的不断成熟,微机械陀螺传感器结构的加工技术已日趋成熟,而接口电路的设计则成为制约微机械陀螺实用化的瓶颈。针对这一问题,本论文提出了一些接口电路解决方案,并进行了理论和实验研究。基于对微机械陀螺动态特性的分析,设计了微陀螺闭环驱动电路。微机械陀螺存在着各种非理想效应,如驱动电极与驱动检测电极间的电学耦合对闭环驱动信号的相位干扰,导致陀螺结构不能起振。论文推导了各输出信号表达式,对电学耦合效应的影响进行分析,设计了基于频率解调的驱动电路,并与传统的基于自动增益控制原理的闭环驱动电路作比较,克服了其灵敏度小和由于电学耦合导致闭环系统无法起振的缺点。理论分析微机械陀螺二级解调检测电路,结果表明由于二级解调电路包含两次滤波,使得输出信号发生较大相移,导致不能正确解调出角速度信号。根据陀螺检测电容变化引起检测电流变化这一原理,论文设计了一级解调连续积分电路,并与开关型电容检测电路和二级解调电路作比较,克服了开关电容电路的非理想特性和二级解调电路由于相移导致不能正确解调的缺点。测试结果表明,输出信号幅度为500mV,验证了接口电路的功能。
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