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微机械陀螺是20世纪80年代后期发展起来的一种新型陀螺,有着广泛的应用前景,已成为MEMS惯性领域的研究热点。而陀螺信号读出与处理专用集成电路是微机械陀螺系统的重要组成部分,对微机械陀螺系统的整体性能有着重要影响。
论文对陀螺系统和控制电路的工作原理进行了详细分析,包括陀螺自激振荡控制原理,微小电容信号检测原理等。论文讨论了微陀螺信号检测与处理电路的基本结构,并调研了学术界和工业界本领域研究现状和发展趋势。本论文的研究工作针对电容式微机械陀螺的配套电子控制系统展开,主要的研究工作有:
(1)设计并仿真了陀螺电路的系统结构,包括驱动电路和检测电路等部分,确定了各部分的电路组成和性能指标。
(2)对电路各个组成模块进行了电路设计和仿真,包括电荷灵敏放大器,低通和高通滤波器,可变增益放大器,解调电路,输出缓冲级等,并对电路设计的要点进行了分析。
(3)设计了电路版图并使用0.35um工艺流片。为方便测试设计了专用的PCB封装。
电路共流片两版,并在惠瑞捷93000测试仪上和专用PCB上进行测试。测试结果表明电路大部分电学指标满足了设计要求,并完成了闭环自激测试。论文对测试中发现的问题进行了分析,并提出了下一步的系统测试方案。最后论文讨论了下一版电路可能采取的改进方案。