电磁驱动电容式振动微机械陀螺接口电路研究

来源 :中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 被引量 : 13次 | 上传用户:zhangbingcug
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微机械陀螺由于使用了MEMS(微电子机械系统)技术作为加工手段,使得其体积、成本等相对于传统的陀螺仪有很大的下降,同时,其加工手段有可能与集成电路工艺兼容,从而有望在汽车工业、航空航天等领域有广泛的应用。本论文主要针对电磁驱动电容检测的振动式微机械陀螺,对其接口电路的相关理论和实现进行了研究。 首先,根据振动式微机械陀螺的工作原理,建立了动力学模型,并对动力学方程求解,在此基础上,得出对接口电路有用的结论;对电磁驱动和电容检测作了概述;建立了陀螺器件等效的电学模型,借助电学模型,可以动态地观察陀螺器件的特性,并为接口电路与陀螺器件的混合仿真提供方便。 然后,详细研究了电磁驱动的相关理论和实现。对强迫振动和自激振荡这两种驱动方式作了研究,重点放在自激振荡驱动上。对自激振荡理论和实现进行了研究,设计了电路,并对各个模块仿真验证,在此基础上制作了电路板,调试电路,实现了自激振荡驱动,并就改进工作提出建议。 接着,对检测电路进行了研究。对一种C—V变换ASIC的各个功能模块进行分析、计算和模拟,给出性能特性。对解调检波技术进行了详细的研究,提出了解调方案;用C—V变换ASIC构建整个检测电路并调试,实现了电路的功能初步的测试表明,整个角速度检测系统具有0.5mV/°/S的输出。对进一步工作包括ASIC的设计改进和整体电路的调试提出了建议。 对驱动电路理论的研究和所得到的初步实验结果为进一步王作奠定了基础。
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