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.     

基于FPGA的通用开放式星载陀螺模拟器设计

陀螺是小卫星平台上姿轨控制分系统中的重要敏感元件,而陀螺模拟器是小卫星姿轨控制分系统地面测试过程模拟陀螺仪的数据流向和时序关系的必要设备;针对通用化的小卫星陀螺模拟器的设计需求,开发了一种基于FPGA和CAN总线接口的陀螺模拟器,采用了FPGA作为主控芯片,实现了支持多类常用星载陀螺数据通信协议的实时接口,并配置了具备电平隔离功能的CAN、RS-485等总线接口电路,实际配置一种工作状态的测试和实验验证表明,所设计的陀螺模拟器具有较高的可靠性和良好的通用性。     

面向云计算资源管理的交互仿真平台构建

针对云计算资源管理建模分析的要求,提出了一种应用着色Petri网和Cloudsim的交互仿真平台架构.通过着色Petri网层次化替代变迁构建交互仿真框架,基于CPN Tools的接口规范定义与Java Socket完成接口设计和建立交互控制进程,实现了云计算资源管理CPN逻辑事件模型与Cloudsim物理模型的交互仿真.最后,通过一个简化的云资源管理实例建模仿真和逻辑结构检验,验证了交互仿真平台架构的可行性和实用性.     

微机械陀螺ASIC接口电路设计

在分析微机械陀螺接口电路工作原理的基础上,采用中电集团第24研究所的3μm10 V P-well标准模拟CMOS工艺设计并制作了微机械陀螺ASIC接口电路.电路HSPICE仿真灵敏度为0.252 mV/aF.芯片面积为5.5 mm×4.4 mm,在此工艺流片并进行了芯片测试.结果表明,在10 V电源电压下,其功耗为49.3 mW,输出摆幅为4.85±3.1 V,输出节点的零点偏离为0.15 V.此芯片具有微陀螺驱动及信号检测功能,可实现与微陀螺敏感结构的双片集成.     

基于SPICE的电路仿真系统接口程序设计

基于SPICE仿真引擎,提出利用VC语言编写接口程序实现电路分级仿真的方法,实现SPICE文件与数学运算程序包之间的数据传递,解决电路仿真系统仿真时钟不同步、特殊时间点仿真不收敛、数字器件不是单入单出,以及在SPICE仿真数字器件时没有可用模型等问题。实例验证了该方法的正确性和可行性。     

空间站零燃料姿态机动仿真系统设计与实现

采用控制力矩陀螺实现的姿态机动,无需消耗燃料,被称为零燃料姿态机动。为研究零燃料姿态机动,设计并实现了空间站零燃料姿态机动数值仿真系统,考虑了陀螺框架角速度限制等工程约束,引入了姿态敏感器、陀螺框架角等误差因素;对规划的姿态机动路径进行仿真,通过验证陀螺是否发生饱和,判断机动路径的可行性。数值仿真结果表明,通过控制器设计,数值仿真系统满足姿态控制精度和稳定性的要求,可作为空间站零燃料大角度姿态机动路径规划结果的仿真验证平台。     

新型MEMS热流陀螺的制造

MEMS热流陀螺是一种基于热流体理论的新型陀螺.该器件利用封闭腔体内的气体作为敏感元件,代替了常规MEMS陀螺的复杂振动结构和悬挂质量块,具有抗大冲击、体积小、重量轻、成本低、可批量化生产等优点.本研究的目的是为了验证MEMS热流陀螺的可行性,主要介绍该器件的研制过程,包括流体场仿真和工艺实现.最后得到了MEMS热流陀螺及其输出曲线,测试结果很好地验证了基于热流体理论的MEMS热流陀螺的可行性.     

MEMS电容式压力传感器片上接口电路测试分析及改进

对电容式压力传感器片上接口电路测试结果进行分析.针对电路中施密特触发器存在较大的寄生电容以及阈值电平较难调整的问题,提出了改进型施密特触发器,仿真结果表明:改进施密特触发器传输特性与原触发器类似,却大大减少了寄生电容,阈值电平也容易调整.同时提出了负电容等效电路,解决了接口电路因初值电容偏大,所导致接口电路灵敏度偏低的缺点,并通过PSPICE仿真,验证了负电容改善接口电路的灵敏度的可行性.     

金属多环振动盘MEMS微陀螺及其微加工工艺

基于硅基振动盘微陀螺采用金属材料作为振子,提出了一种金属结构多环振动盘MEMS微陀螺,通过使用电镀工艺,实现了金属结构多环振动盘微陀螺的低成本低温加工方法.通过研究振动盘式微陀螺的工作原理及检测和驱动方法,设计了多环振动盘微陀螺的结构.使用有限元方法对陀螺金属振子进行了动力学仿真,验证了金属结构多环振动盘陀螺的可行性,并对微陀螺的加工工艺流程进行了微加工制作,获得了微陀螺芯片.研究解决了实现金属结构多环振动盘微陀螺的关键技术.     

一种新的MEMS系统噪声建模方法

提出了一种基于Matlab中Simulink工具箱的行为级仿真建模方法。通过提取微机械陀螺的机械结构参数以及外围电路的主要参数,利用传感器的运动方程和系统的传递函数在Simulink平台上建立起MEMS陀螺系统的行为级仿真平台.并在该平台中加入了陀螺器件和电路部分的噪声源。同时对AD630解调电路进行了建模以及噪声性能测试,分析了此种开关型解调电路的优化应用条件。     

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。     

水平轴硅微机械陀螺仪机电接口模型的电容分析

以水平轴硅微机械陀螺仪结构为对象,建立了陀螺仪机电接口的理论模型,分析了模型中杂散电容对输出信号的影响,并用电路分析软件对模型进行仿真。结果表明,陀螺仪活动结构与衬底、引线间的电容对输出信号的影响很大,最后提出了减小杂散电容,提高信噪比的方法。     

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。     

基于动态手势的人机交互系统的研究与设计

该系统是一个基于手势手套、无线中继控制站、上位机端等部分组成的包含手势采集、传输、识别控制及处理的系统;手势手套主要由弯曲传感器、陀螺仪加速度计、电阻电压转换电路和无线通信模块组成,来实现手势信息的采集、去噪、前压缩、解算等功能,并通过无线通信将实时手势信息交付给上一层;无线中继端将其与多种传感器电路、显示屏、摄像头、通信接口和常用的工业控制接口等集成到一块上,采集其他传感器信息结合前级的手势信息,在短时间深度上对多种信息进行融合并通过控制算法输出给控制器件;上位机主要负责手势信息的建模还原和更长时间序列上和多维度的信息处理;网络云端可以实现手势信息的大数据处理、匹配和远程交互等功能。经实际检测达到了理想的设计要求。     

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．     

一种用于MEMS陀螺的高精度电容读出电路的设计

针对电容式MEMS陀螺,设计了一种高精度CMOS接口读出电路。从理论上分析了接口寄生电容、器件的不匹配对接口电路的影响,采用连续时间电压读出方式的检测方法,设计了一款带有输入输出共模反馈的低噪声全差分电荷运算放大器,输入输出共模电压稳定在2.5V,输入端的噪声电压为9nV。载波调制技术用来消除低频闪烁噪声。在Cadence中对设计的接口电路进行仿真分析,并采用PCB电路板进行了实验。结果显示所提出的接口电路不仅消除了大部分寄生电容的影响,抑制了大部分的耦合信号和噪声信号,而且减小了由于器件的不匹配产生的失调电压对电容分辨率的影响,电路Cadence仿真的电容分辨率可达0.13aF/(Hz)~1/2,能满足惯导级的需求。     

AD1376在陀螺仪漂移测试装置中的应用

简要介绍了ＡＤ１３７６芯片的功能特点,给出了ＡＤ１３７６在陀螺仪漂移测试装置中与单片机接口电路的应用实例     

发动机控制回路故障模型研究

以CFM56-5B涡扇发动机为研究对象,通过需求分析对发动机控制系统进行功能模块划分和控制回路外部接口关系的确定,提出了发动机控制回路仿真的基本建模原则,采用条件有向图理论和部件级建模的综合建模方法对发动机控制回路进行了建模分析.并采用MATLAB/Simulink对发动机控制回路的部件模型进行仿真,通过模拟器的调试验证,结果表明所建立的发动机控制回路故障模型符合模拟器仿真发动机控制系统的要求.