微机械音叉陀螺外围电路研究及仿真

介绍一种微机械音叉陀螺外围电路的基本结构及各组成部分的工作原理。针对机械敏感单元设计了陀螺的外围电路，通过系统分析，建立了数学模型，并利用Matlab对整个模型进行行为级仿真，验证所设计电路的可行性。仿真结果为电路的设计、调试提供了有利的分析方法和手段，具有一定指导意义。     

低功耗光纤陀螺用光源驱动电路的设计与实现

在分析光纤陀螺(FOG)对光源驱动电路基本要求的基础上，设计了高精度的光源控制与功率驱动电路，在降低功耗的同时大大减小了光源驱动电路的散热和体积，实现了光源驱动电路的高精度、低功耗和小型化，最后给出了实际测试数据。     

无驱动结构硅微机械陀螺的信号处理

微机械陀螺因其微型化、低成本等优点,广泛用于微系统的姿态稳定与控制系统.研究了无驱动结构硅微机械陀螺的信号处理技术.通过硬件电路和软件算法及补偿技术,将旋转载体的滚动、俯仰和偏航的三维姿态角速度信号同时提取并输出.该陀螺可用于旋转载体的姿态测量和控制技术领域.     

电磁驱动电容检测微机械陀螺的设计

介绍了一种电磁驱动电容检测微机械陀螺的结构和工作原理。该陀螺的突出优点在于驱动和检测采用了相互独立的折叠梁和振动质量，故驱动和检测间的耦合大大地减小。本文从理论上分析了折叠梁结构参数对振动模态频率的影响，并针对初步确定的结构尺寸，利用COVENTE RWARE软件进行了静力学和动力学分析，对理论计算结果进行了验证。     

微机械陀螺传感器模型与接口电路的混合模拟

根据微机械陀螺的动力学方程建立了组合微机械陀螺振动特性和电学特性的传感器等效电路模型 ,并通过电路模拟工具 PSPICE对模型进行验证。利用该模型与接口电路的混合模拟 ,可以分析陀螺整个系统的工作性能。模拟分析的结果验证了该模型可以应用于微机械陀螺接口电路的设计和优化     

硅微机械陀螺信号偏置电路设计

针对工程设计及硅微机械陀螺的技术要求,在原有的陀螺输出信号的基础上零位偏置,由双极性陀螺信号变为单极性陀螺信号,并把应用环境中的+12V单电源供电设计成正负双电源供电。根据传递函数,设计了电路,对电路进行了Pspice仿真,仿真结果显示电路设计正确,最后设计了PCB,经测试符合技术要求。     

MEMS陀螺驱动数字闭环ASIC设计

针对MEMS陀螺,基于四阶机电结合∑△调制器技术设计了一款驱动数字闭环电路.其中电容/电压转换电路(C/V转换电路)采用了开关电容电路.为了降低C/V转换电路的噪声,采用了相关双采样(CDS)技术和斩波开关技术.仿真结果表明,采用这两项技术后,C/V转换电路的噪声在1 ～ 10 kHz附近达到了约20 zF/√Hz.数字信号处理部分的时钟由锁相环路(PLL)提供,并且片上PLL对陀螺驱动模态谐振频率进行了倍频.采用0.18 μm CMOS工艺制作设计的专用集成电路(ASIC).实验结果表明,驱动闭环电路能够成功起振,电路输出信号的信噪比达到112 dB,1h的稳定性达到2.08×10-4.     

无驱动硅微机械陀螺信号解调的研究

从无驱动硅微机械陀螺的敏感结构原理出发,对它的输出信号特征进行了分析,建立了相应的数学模型,提出使用最小均方差(LMSD)的算法对输出信号进行解调.使用MATLAB的数据处理方法,对仿真转台上得到的波形数据进行数字解调,将得到的结果与实际输入相比较,结果表明采用LMSD算法能够解调出陀螺的俯仰和偏航角速度信号.     

无驱动硅微机械陀螺信号解调的研究

从无驱动硅微机械陀螺的敏感结构原理出发,对它的输出信号特征进行了分析,建立了相应的数学模型,提出使用最小均方差(LMSD)的算法对输出信号进行解调。使用MATLAB的数据处理方法,对仿真转台上得到的波形数据进行数字解调,将得到的结果与实际输入相比较,结果表明采用LMSD算法能够解调出陀螺的俯仰和偏航角速度信号。     

无驱动硅微机械陀螺信号解调的研究

从无驱动硅微机械陀螺的敏感结构原理出发，对它的输出信号特征进行了分析，建立了相应的数学模型，提出使用最小均方差（LMSD）的算法对输出信号进行解调。使用MATLAB的数据处理方法，对仿真转台上得到的波形数据进行数字解调，将得到的结果与实际输入相比较，结果表明采用LMSD算法能够解调出陀螺的俯仰和偏航角速度信号。     

一种闭环自激式驱动的硅微机械电场传感器

该文提出了一种闭环自激式驱动的微型电场传感器方案。利用自动增益控制的原理实现闭环自激驱动,使得微传感器能够始终工作在谐振状态,且振动幅度保持稳定。用matlab-simulink工具对系统进行了仿真,结果表明,当传感器的谐振频率发生0.5%的漂移时,系统可以重新捕捉并锁定到新的谐振频率,和开环驱动方案相比,传感器振幅的衰减度从30%降低到0.1%之内,灵敏度从缩减50%改进到缩减0.1%之内。     

电磁驱动电容检测微机械陀螺的设计

介绍了一种电磁驱动电容检测微机械陀螺的结构和工作原理.该陀螺的突出优点在于驱动和检测采用了相互独立的折叠梁和振动质量,故驱动和检测间的耦合大大地减小.本文从理论上分析了折叠梁结构参数对振动模态频率的影响,并针对初步确定的结构尺寸,利用COVENTER WARE软件进行了静力学和动力学分析,对理论计算结果进行了验证.     

电磁驱动电容检测微机械陀螺的设计

介绍了一种电磁驱动电容检测微机械陀螺的结构和工作原理。该陀螺的突出优点在于驱动和检测采用了相互独立的折叠梁和振动质量 ,故驱动和检测间的耦合大大地减小。本文从理论上分析了折叠梁结构参数对振动模态频率的影响 ,并针对初步确定的结构尺寸 ,利用COVENTERWARE软件进行了静力学和动力学分析 ,对理论计算结果进行了验证     

电容式z轴微机械陀螺的噪声抑制

将z轴微机械陀螺两个模态的机械噪声效应等效为各自在单位噪声力作用下的振动,根据陀螺的工作原理得到两个噪声力作用下陀螺敏感模态的机械输出噪声。建立了包含运放和电路板非理想因素在内的接口电路的噪声模型。结合机械噪声模型和接口电路模型噪声,建立了包括结构参数和电路最小检测电容量在内的陀螺的噪声等效输入角速度模型,为陀螺的设计优化提供了参考。分析了结构参数对陀螺等效输入角速度噪声影响,并采用两个参数不同的电容式z轴微机械陀螺进行了实验。结果表明,通过结构参数的调整,将电容式z轴微机械陀螺的输出噪声从414μV/Hz降低至235μV/Hz。     

旋转载体驱动的硅微机械陀螺误差研究

根据陀螺敏感元件的动力学方程,论证了导致陀螺误差的4个不稳定参数.其中,载体旋转角速度和气体阻尼系数不稳定是主要影响参数.实验结果表明,在低气体阻尼系数情况下,陀螺由于载体旋转角速度不稳定导致输出信号的相对误差高于30%.根据动力学方程建立的二元回归数学模型,得到的相对误差与实验结果相吻合,即理论论证和实验验证相一致.     

微机械结构的微静电驱动

本文讨论了微机械结构的微静电驱动技术的基本原理，同时结合硅微机械结构和材料特性，给出微静电驱动实现的考虑。     

静电驱动电容式微机械陀螺寄生Coriolis力的建模与分析

在静电驱动电容式微机械陀螺传感器结构的基础上,对寄生Coriolis力进行受力分析,建立了寄生Coriolis力的等效电学模型.比较分析了理想情况下微机械陀螺的等效电学模型以及包含寄生Coriolis力的等效电学模型,结果表明,对于静电驱动电容式微机械陀螺,寄生Coriolis力并不改变有用信号的频率及相位,对其峰峰值的衰减程度小于0.2‰.     

MEMS陀螺器件与驱动电路的相位关系研究

为了指导高性能MEMS陀螺的驱动电路设计,针对MEMS陀螺器件与外围驱动电路之间存在的"激励电压、静电力、质量块位移、检测电容变化、检测电流、检测电压"五次信号转换进行了详细研究,获得了确切的相位关系,建立传输函数模型。最终根据推得的总体相位关系,设计并实现了一款基于锁相技术的闭环驱动电路。测试结果表明,MEMS陀螺系统能在3s内可靠起振且无振铃,稳定振荡频率为10.33 kHz,稳定振荡幅度为2.05 V。该测试结果验证了此相位关系研究的必要性与正确性,此研究同样适用于其他静电驱动、电容检测式MEMS传感器。     

一种新型解耦硅微机械陀螺的设计

提出了一种新型静电驱动微机械陀螺结构,采用两组对称的梳齿结构作为驱动电极,同时采用中央质量块栅格和与驱动电极相同的梳齿两种结构检测感应模态的振动,每种结构设计两组独立的检测电极,分别采用差分方式进行检测,有效提高了陀螺的灵敏度。该陀螺结构的驱动模态和感应模态振动相互解耦,振动特性相似,固有频率、阻尼系数和品质因数等参数接近。采用有限元法分析了该结构的参数和特性,介绍了结构的制作流程。该结构谐振频率高、阻尼系数小,可达到较高的测量分辨率和准确率。