闭环驱动微陀螺电路建模与仿真

微机械陀螺以抗;中击强度高、功耗低等优点在军事、民用方面都有着巨大的应用潜力,是各国研究机构和公司研究的一个重点方向。系统建模与仿真可以验证陀螺接口电路方案的可行性,指导具体模块电路的实现,实现结构与电路的协同优化设计。本文从陀螺接口电路的工作原理出发,对其进行数学语言描述,最终实现它的Simulink建模与仿真,从而验证电路方案设计的可行性,为后续工作奠定基础。     

高精度数字式MEMS陀螺仪驱动闭环控制系统设计

为提高微机械陀螺检测灵敏度,设计了一种数字式微机械陀螺驱动闭环控制系统,该系统利用数字锁相环来实现陀螺驱动谐振频率和相位的跟踪,同时利用数字自动增益控制模块实现驱动幅值的稳定控制.该控制系统先是在MATLAB/Simulink平台上进行仿真验证,之后在基于FPGA的验证平台上进行验证.实验结果表明在该数字系统的控制下陀螺驱动起振时间大约为0.6 s,驱动幅值相对稳定性小于10×106,陀螺零偏稳定性达到10.448 °/hr.     

FSK调制解调电路仿真实现

FSK调制解调在解调时比较2路信号大小,容易实现解调。但要实现解调关键在于确定解调电路中滤波器参数,基于Simulink搭建仿真电路,在理论分析的基础上结合仿真验证,给出了滤波器参数确定方法。仿真结果表明所设计FSK调制解调电路能够实现FSK调制解调。     

锁相环解调Chirp-UWB通信系统仿真研究

在通信系统优化的研究中,通信系统的质量优劣主要取决于接收机的性能。设计结构简单,复杂度低,可靠性高的Chirp-UWB接收机一直是系统实现的重点和难点。针对匹配滤波接收机解调Chirp-UWB系统成本高、灵活性不好等问题,设计了锁相环解调的Chirp-UWB接收机方案,调整锁相环参数使其工作在载波跟踪状态是方案的核心内容。研究了系统结构原理、各部分电路设计,通过Simulink软件进行建模和仿真,并对接收机系统进行性能分析。同时利用锁相环解调方案对发射机部分进行了进一步改进。从系统结构,误码率等方面将锁相环解调系统与匹配滤波解调系统进行了分析比较。仿真结果表明,改进锁相环解调Chirp-UWB系统电路成本低,灵活性好,抗干扰能力强,传输可靠性高。     

电容式微机械陀螺双环路闭环驱动电路研究

为了提高微机械陀螺系统的检测灵敏度,对微机械陀螺系统的驱动电路进行了研究.分析了微陀螺闭环驱动系统理论,基于此提出一种双环路闭环驱动方法,并且利用数学工具simulink建立系统模型,验证此方法的可行性,最后设计完成相应电路.此方法引入锁相环实现闭环驱动电路的稳频控制;采用自动增益控制器(AGC)实现恒幅控制.利用Hspice完成电路级仿真.结果表明,微机械陀螺双环路闭环驱动电路建立稳定振荡的时间为45 ms,稳定振荡频率为2.7553 KHz,频率偏差为0.1 z,频率抖动为0.056563 Hz.相对于传统的AGC闭环驱动电路,此闭环驱动电路建立稳定振荡时间缩短了30.77%,频率稳定性是传统AGC闭环驱动电路的32.72%.微机械陀螺环路闭环驱动电路提高驱动信号性能,对于微机械陀螺检测灵敏度的提高有着重要意义.     

梳齿式微机械陀螺支撑系统的结构仿真与分析

微机械陀螺是利用哥氏(wriolis)效应测量角速度的一种角速率传感器.提出一种梳齿式微机械陀螺结构,并且使用有限元仿真软件ANSYS对陀螺中的关键部件--支承梁进行结构仿真,在仿真过程中分别采用了整体建模和简化建模的方法对支撑梁的弹性系数进行了分析比较,最终得出可以采用简化模型代替整体模型对微机械陀螺中的支撑梁进行分析的结论,为陀螺支撑系统的仿真和分析提出了新的思路.     

MEMS陀螺正交误差分析与仿真

针对MEMS陀螺由于机械耦合引起的正交误差,建立了包含误差的MEMS陀螺动力学方程,在开环检测和闭环检测情况下,分别对正交误差进行了分析,并通过相关检测技术抑制正交误差对陀螺性能的影响,提取出角速度信息.运用Simulink对陀螺进行了建模仿真,仿真结果表明:在开环检测和闭环检测情况下都能够有效消除正交误差的影响,由此验证了理论分析的正确性.     

基于FPAA的石英音叉陀螺的驱动与解调电路设计

构建了基于现场可编程模拟阵列(FPAA)的石英音叉陀螺的方波驱动与开关解调电路;分析了差分形式的方波驱动与开关解调原理,实现了FPAA芯片所需功能,验证了电路的可行性;实验测试表明,该系统的刻度因子为25mV/(°)s-1,系统1h内的零偏稳定性为1.1351°/s;电路采用DIP封装可重复擦写的SPI EPROM配置FPAA芯片,能够快捷、有效地调试,且操作简单,可以作为理想的石英音叉陀螺的驱动与解调电路实验平台。     

微石英音叉陀螺的方波驱动及解调电路研究

在分析微石英音叉陀螺的工作原理及电学特性的基础上,对微石英音叉陀螺的驱动电路和微弱角速度信号的提取方法进行了研究;论证了方波驱动的可行性,提出了在自激驱动回路中加入移相环节,使微石英音叉陀螺的驱动振动频率等于其机械谐振频率,分析了开关同步相敏解调在角速度信号的提取中的应用及其对噪声的抑制能力;设计并分析了一个用方波驱动微石英音叉陀螺,用开关同步相敏解调完成信号解调的电路,该电路结构简单,工作可靠,性价比高.     

谐振式光纤陀螺全数字闭环方案

谐振式光纤陀螺是一种新型的惯性传感仪器,与传统机械陀螺和其他光学陀螺相比具有很多理论上的优势.数字信号处理电路的谐振式光纤陀螺全数字闭环是采用双频率数字锯齿波相位调制技术对光路进行了相应的调制和解调.对光信号中夹杂的大量白噪声以及数字信号处理中由于有限位数的A/D引入的量化噪声进行综合考虑,提出了用比信号带宽高很多的采样率对含有噪声的信号进行过采样,加上后续的数字信号处理,低位数A/D和高位数A/D的检测效果几乎一样.数字调制的精度影响了系统的精度,使用平均法用低位的D/A可以实现很大的调制动态范围.经过基于文中设计的数字系统的实验,得到了和理论仿真类似的解调曲线,证明了文中提出的数字闭环方案的可行性.     

CMOS-MEMS体硅陀螺的系统仿真

体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求。本文通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真。通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计。     

CMOS-MEMS体硅集成陀螺的系统仿真

体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求.通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真.通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计.     

一种应用于微机械陀螺闭环驱动电路的AB类CMOS运算放大器

微机械陀螺和其控制电路的集成化设计成为近年来的研究热点,本文对其中的输出模块进行了CMOS设计,设计了一种低压、低功耗、低失真的AB类CMOS运算放大器,用于AGC输出到陀螺驱动轴输八的缓冲电路。电路采用rail—to—rail的结构形式,仿真结果表明缓冲电路具有输出电阻小,噪声低,输八输出摆幅大。驱动能力强等的特点,基本达到了设计要求．     

压阻式微机械陀螺接口电路的数学原理

压阻式微机械陀螺是MEMS研究的重要方向之一,有效的接口电路是发挥陀螺性能的重要保证。用数学方法完整地推导了陀螺驱动和信号检测的内在机理,并据此设计了一种简单的压阻式陀螺接口电路。接口电路的最小分辨力为0.33°/s。测量结果证明了数学推导的正确性。     

Simulation model for micromechanical angular rate sensor

A simulation model for an angular rate sensor, a gyroscope, is presented. The device is based on a micromechanical dual torsional mass system which is actuated electrostatically and sensed capacitively. Model equations describing a dynamic, non-linear system are first presented and then realized as an electrical equivalent circuit. The vibrational modes of the system are modelled with coupled resonator circuits. The electrostatic and Coriolis forces as well as variable capacitances in the small air gaps are modelled with non-linear controlled current sources. External forces, torques and electrical actuation can act as inputs to the device. The model presented allows numerical sensor simulations concurrently with the interfacing electronics in the time and frequency domains. The model is verified by comparing its simulation results to measured frequency responses and capacitance-voltage characteristics.     

静电悬浮转子微陀螺信号发生电路有源带通滤波器设计

信号发生电路是静电悬浮转子微陀螺系统的重要组成部分。介绍了DDS信号发生电路的原理及基本构成和微陀螺信号电容检测的要求、特点以及主要技术指标,并根据具体带宽、中心频率的要求,设计了具有不同参数的有源滤波电路。通过电路模拟仿真实验表明了该电路的可行性之后,在具体实验的操作过程中,成功滤去了DDS信号发生电路所产生的低频直流偏置和高频噪声,从而提高了电路的整体信噪比和控制精度,并为后续静电悬浮转子微陀螺检测控制电路提供了较为理想的信号源。     

Multisim10在高频电子线路教学中的应用

高频电子线路是电子线路课程中最重要、最复杂的课程,也是最难教,最难学的课程。Multisim10是IIT公司最新的的电子线路仿真软件,可以根据电路结构和元器件参数对电路进行仿真分析,快速准确。利用multisim10对高频电路进行仿真分析,不但可以帮助学生更好的理解理论知识,而且有利于培养学生的分析能力和设计能力。     

基于Simulink的数模混合电路仿真平台设计与实现

针对数模混合电路仿真精度与性能之间的矛盾问题和仿真工业级复杂数模混合电路时仿真工具存在主流芯片和电路模块不足问题,提出了一种粘合模式的数模混合仿真平台模型架构,基于该架构设计并实现了一种基于Simulink软件,通过嵌入数字电路和模拟电路主流仿真引擎获得充足主流芯片和电路模块支持的数模混合电路仿真平台,设计了一种结合了拓扑排序算法的仿真控制方式,实现了对工业级复杂电路进行流程化、模块化的数模混合仿真;最后通过一个能够时序上可以逻辑拆分的典型数模混合电路仿真验证了仿真平台的有效性。