压电泵激励信号对压电射流陀螺灵敏度的影响

为使压电射流陀螺具有更高的灵敏度,研究了压电泵激励信号对其灵敏度的影响.介绍了该陀螺的结构及工作原理,研究了压电陶瓷双晶片弯曲振动的数学模型、运动方程、谐振频率.采用函数信号发生器产生任意波形的激励信号,研究了不同电压、频率及波形的激励信号对该陀螺灵敏度的影响.实验结果表明:压电射流陀螺的灵敏度随激励信号电压增高而增大;该陀螺的灵敏度随激励信号频率增加先增大后减小,在一阶谐振频率处出现最大值;在相同电压及频率下,方波信号激励下的输出灵敏度最大,其次为正弦波,锯齿波最小.     

单片集成谐振式升压转换器设计

为了解决高频谐振功率转换器功率密度较低的问题,提出基于绝缘体上硅（SOI）工艺平台和氮化镓（GaN）功率晶体管的三维集成的单开关全谐振升压转换器,开关频率为500 MHz. 转换器主体采用传统Class-E放大器的衍生电路结构?并联式Class-E拓扑,栅极驱动器采用单管谐振式驱动拓扑. 转换器中的谐振电感元件采用SOI工艺中提供的平面螺旋电感实现,谐振电容元件采用GaN功率晶体管的米勒寄生电容实现,硅基芯片与GaN芯片通过三维倒装技术连接. 围绕电路参数设计、谐振元件的实现和版图结构设计进行详细分析. 实验结果显示,当输入电压为12 V时,片上转换器的最高功率密度为1.481 W/mm²,满载效率为60%,最高效率为89%. 本设计为实现高功率密度、高集成度的功率转换器提供了新思路.     

基于LLC多路LED均流驱动电路的研究

提出了一种基于LLC谐振的多路输出LED均流驱动电路,方案中DC/DC部分采用了LLC谐振,提高了转换的频率,同时能够实现原边开关管的零电压开通和副边整流二极管的零电流关断,减少了损耗,提高了系统的效率.LED的驱动部分采用了平衡电容隔离均流,输出达到很好的均流效果.PSIM仿真和样机测试均证明了该电路的可行性.     

石英音叉陀螺振动特性有限元仿真

石英音叉陀螺是一种新型的振动陀螺.在设计阶段必须对其性能进行分析仿真,以便为微型石英陀螺的设计提供依据,缩短开发周期.利用耦合场有限元对石英音叉陀螺的振动特性进行了仿真,确定了最佳激励信号频率和影响陀螺灵敏度的因素,并且给出了调节驱动模态与检测模态的频率差值的方法.     

新型反相位驱动双解耦微机械陀螺设计

为抑制在微机械陀螺中广泛存在的共模干扰问题,提出一种新型振动微机械陀螺结构设计．陀螺结构采用对称设计,将二自由度振荡系统同时引入到驱动模态和敏感模态中．通过在两个驱动质量块上施加反相位驱动力使驱动模态下质量块始终反向振动．通过左右两个完全相同的框架结构设计,最大限度消除外界振动导致的共模干扰．为消除多自由度驱动模态和敏感模态的耦合,将驱动方向的弹性悬梁引入敏感模态,使微机械陀螺具备双解耦结构．设计出的微机械陀螺,敏感模态增益较驱动模态提高约30 dB．驱动模态和敏感模态的带宽分别为250 Hz和310 Hz．在操作频率区域内可以提供稳定的增益和相位．并且达到有效消除共模干扰的目的．     

一种面向5G通信的宽带压控振荡器设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计并实现了一款宽带压控振荡器。该压控振荡器采用互补型交叉耦合结构,应用6位开关电容阵列实现宽调谐范围。通过选取高品质因子值电感、应用二次谐波谐振滤波技术、改进开关电容阵列结构,实现对相位噪声性能的优化。测试结果表明,在温度为27℃、电源电压为1.8V条件下,该压控振荡器频率调谐范围为3.26GHz～5.27GHz,在偏离中心频率1MHz处的相位噪声为-121.3dBc/Hz。     

音叉电容式微机械陀螺的误差源分析与消除

误差源是以弱小信号处理为特征的微机械陀螺精度提高的主要制约因素。分析了音叉电容式微机械陀螺由本身工作模式和加工误差造成的两类误差源，并探讨了相应的消除方法。首先采用分离电极方法消除了驱动模态位移电流对敏感模态输出信号的耦合；用半频驱动方法抑制了驱动电压信号通过寄生电容对输出信号的耦合；通过在玻璃基体上开槽减轻了梳齿电容的静电悬浮以及玻璃基体上的电荷累积现象。然后通过对驱动电压幅值的自动调节弥补了由加工误差所造成的驱动电容不匹配，并采用同步解调消除正交误差。分析结果表明这些误差源的消除可提高微机械陀螺的精度水平。     

微机械角速率传感器CMOS闭环驱动电路

为解决微机械角速率传感器的驱动信号对检测电极的耦合问题,提出一种基于电压频率调制闭环静电力驱动方法．该方法将驱动电压调制到高频,有效地将机械谐振频率与电压驱动频率分离,同时不改变驱动静电力的相位与频率．采用自动增益控制电路使得闭环驱动幅值非稳定性为0．01％,片上集成跨阻放大器可实现1aF／sqrt（Hz）电容变化测量...     

不同电压下静电驱动膜片弹性变形分析

基于静电场和弹性薄板理论,建立了周边固支边界条件下静电驱动圆膜弯曲的理论模型,同时对比两种情况得出了在不同驱动电压下的位移分析.通过计算实例获得了其结构的振动振型、谐振频率及极限加载电压,利用Ansys软件针对静电驱动结构的振动进行了模态分析,得到了其振动模态振型和固有频率.     

双质量块微振动陀螺设计与仿真

设计了一种能降低模态之间的机械耦合的电容式双质量块微振动陀螺.此陀螺能精确地匹配模态频率,而且可以克服重力加速度对输出检测电容的影响.利用ANSYS对结构进行了仿真和优化,得到驱动频率为1 010 Hz,检测频率为1 009 Hz,频率匹配系数达到0.099%.利用MATLAB进行系统仿真,得到结构灵敏度为31.61 fF/(rad.s-1)机械灵敏度为59.77 nm/(rad.s-1).     

利用有效去耦上升时间选择去耦电容的方法

传统的基于频域目标阻抗的电源分配网络设计方法忽略了电源分配网络和电流激励的瞬态特性,不能准确地表征电源分配网络的高频特性．针对该问题,在输入电流激励形式为三角电流的条件下,推导出需要添加去耦网络的电流激励上升时间的临界条件以及去耦电容能有效去耦的电流激励上升时间范围．通过进一步研究去耦电容最大电压噪声与上升时间和电容参数的关系,提出利用有效去耦上升时间选择去耦电容的方法．最后利用该方法对4种典型的输入激励进行电源分配网络设计．仿真结果表明,与频域目标阻抗法相比,这种方法至少可减少31.6%的电容数量．     

A Low-Noise Readout Circuit for Gyroscopes

In order to suppress the noise of gyroscopes,the method based on lock-in amplifier and capacitor matching of the low-noise readout circuit is proposed. Firstly,the principle to suppress the noise by lock-in amplifier is analyzed,and the noise model of front end is proposed. Secondly,the noise optimization for the charge amplifier is presented according to the noise model of front end. Finally,a readout circuit is constructed by this approach. The measurement results show that the parasitic capacitance of front end is 18 p F,and the noise at resonant frequency( 4 k Hz) is 133 n V / Hz1 / 2,and the overall bias stability is 30° /h,and the noise level is 0. 003° /( s·Hz1 / 2). The noise of the gyroscope with the low-noise readout by this method is suppressed effectively.     

超声波钻谐振控制算法设计及试验验证

为解决小天体表面引力小及温差变化大难以实现锚固的问题,提出以超声波钻作为锚固工具并采用模糊控制和恒流控制相结合的策略,实现了低钻压力和高低温环境条件下的超声波钻钻进锚固。压电驱动的超声波钻将高频电能转化为高频机械振动,驱动钻具高频破碎岩石,具有极低钻压力的显著优势,尤其适用于弱引力小天体的钻进锚固作业。针对超声波钻的驱动,对超声波钻的谐振控制算法进行研究。首先,建立超声波钻换能器的等效电路模型,在等效模型基础上研究换能器的阻抗特性、负载特性、温度特性和滞后特性。其次,根据超声波钻的工作特性研究谐振频率识别算法、谐振频率跟踪算法和恒电流控制算法,针对谐振频率跟踪算法研究了基于递归最小二乘估计的频率跟踪算法和基于模糊控制的频率跟踪算法,并对实际控制效果进行对比分析。最后,进行常温常压和高低温环境下钻进试验,试验结果表明,在不同温度环境和不同的钻进对象条件下,所设计的谐振控制算法能够实现对超声波钻的稳定驱动。研究结果表明,所提出的模糊控制和恒流控制能够有效的在低钻压力以及不同温度下实现有效钻进。     

无大容量电解电容式单相光伏并网系统

提出一种基于功率向量补偿的控制方法。结合直流母线电压外环、电网电流和补偿电感电流内环的控制结构,在普通单相光伏并网系统拓扑基础上增加一对开关管与一个补偿电感,使补偿电感上的二倍频功率向量与原有的直流母线上二倍频功率向量大小相等、方向相反,减小直流母线二倍频功率波动,直流侧可以用小容量的薄膜电容代替大容量电解电容。仿真结果表明使用该方法能显著减小直流侧电容值。     

静电陀螺转子偏心摆动造成的静电干扰力矩

针对质量不平衡调制(MUM)信号读取静电陀螺仪中转子径向偏摆运动引入的静电干扰力矩,推导了该干扰力矩的表达式,进行了计算和仿真,并讨论了其对陀螺精确度的影响.研究结果表明,转子径向偏摆运动造成的静电力矩是电极电位和转子自转轴相对壳体角位置的函数,在高精确度应用中,陀螺必须工作在该静电干扰力矩为零的位置.研究结果对MUM读取静电陀螺仪有参考价值,对光电读取静电陀螺仪也有借鉴作用.     

高精度数字闭环光纤陀螺的调制增益控制

高精度光纤陀螺广泛采用数字闭环处理的方案,因此闭环增益控制的误差将会影响到陀螺性能.从光纤陀螺的信号处理原理出发,分析了光纤陀螺的关键器件Y波导的半波电压波动对陀螺精度的影响,并针对此提出了光纤陀螺调制增益控制的原理.根据该原理,设计了基于四态调制的双闭环数字信号处理方案,用来对调制增益漂移进行实时跟踪和补偿.实验结果表明,该方案提高了陀螺的零偏稳定性以及标度因数线性度,改善了陀螺性能.     

一种频率可变的新型他激逆变触发方案

针对几种传统逆变器控制方法存在的缺点,本文基于串联逆变的特性提出了一种新逆变触发控制方法。该方法是一种频率可与逆变谐振频率相匹配的他激触发。经试验验证,可以实现触发频率和逆变频率相匹配,从而使逆变器工作在最大功率输出的状态下。经在一台1000kw的可控硅中频电源上应用,逆变器工作稳定正常。该方法原理简单,实现容易,维护成本低,可以在逆变电源中推广。     

微机械摆在旋转体控制舱中的应用

针对旋转体姿态控制的技术要求,提出了一种新型微机械摆。微机械摆安装在旋转体上,利用旋转体自旋代替传统陀螺由自身结构产生的驱动力,使微机械摆具有陀螺效应,能同时输出偏航、俯仰和自旋角速度,具有3个传统陀螺的功能。飞行试验结果表明,微机械摆用于旋转体控制舱,15 s输出信号测量精度为0.5°。     

共振隧穿微陀螺仪哥氏效应仿真及理论验证

介绍了微机械陀螺和共振隧穿效应器件的工作原理,提出了基于共振隧穿效应的微机械陀螺仪结构.利用ANSYS软件仿真分析了输入角速度、角加速度及驱动速度对哥氏效应的影响.对微陀螺仪的检测结构进行了理论建模,详细分析了输入角速度、哥氏力、检测梁正应力三者间的关系,并推导出检测梁正应力的理论计算关系式.经数据分析验证了计算结果与仿真结果是一致的,说明基于ANSYS软件的仿真分析方法是可行的,能够用于共振隧穿微陀螺仪的结构设计中.