硅微机械陀螺抗寄生电容干扰接口电路与数字化测控电路设计
[Abstract]:In this paper, we study the silicon micromachined gyroscope, and design the interface circuit of low noise and anti-interference, as well as the digital measurement and control circuit. The main work is as follows: firstly, the mechanical structure of silicon micromachined gyroscope and the working principle of measurement and control circuit are introduced. The working mechanism of the gyroscope driving closed loop and detecting open loop is deduced, and the error analysis is carried out. The parasitic capacitance topology of gyroscope is established, and the parasitic capacitance is measured. According to the measurement results, the problems caused by parasitic capacitance are analyzed and solutions are put forward. Based on the working mechanism of gyroscope, error analysis and the study of parasitic capacitance, the design goal of electromechanical interface circuit is put forward, which must meet the requirements of low noise and anti-interference. In view of the shortcomings of the transresistive interface used in the laboratory at present, three kinds of interface circuit improvement schemes are put forward: T-type network interface, integral-differential interface, two-stage integral interface. The principle of the three interface circuits is introduced. The noise performance and anti-interference performance are simulated and compared. According to the comparison results, the two-stage integral interface is finally adopted. The test results show that the equivalent input current noise is 24.3fA/ Hz (@ 6.4KHz), the gain is 20.6m, the phase error is 0.66 掳, and the demodulation phase error is 0.44 掳. It can avoid high frequency oscillation and meet the requirements of low noise and anti-interference without the influence of input stray capacitance. Then, the hardware design of gyroscope digital measurement and control circuit is carried out. FPGA is used as the digital platform and the integrity of PCB signal is ensured by reasonable design. The circuit test results show that there is no extra noise in the analog part and the digital part, which ensures the performance of the interface circuit. Finally, the gyroscope is tested by the interface circuit and the digital measurement and control system. The scale factor of the gyro is 23.5mV/ 掳/ s, the scale factor is 339.7 ppm, the angle of random walk is 0.011 掳/ hm ~ (-1), the scale factor is 339.7 ppm, and the angle of the gyro is 0.011 掳/ hm ~ (-1). The zero bias instability position is 0.4 掳/ h, and the 1 蟽 zero bias stability is 0.78 掳/ h when the output rate is 10Hz, which meets the performance requirements of tactical gyroscope.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN96
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 关冉;张卫平;陈文元;张弓;成宇翔;;石英微机械陀螺的研究进展[J];微纳电子技术;2012年03期
2 茅盘松,吴绍夫,王修伦;硅微机械陀螺的研究[J];传感器技术;1995年04期
3 林烨,莫锦秋;新型双级解耦合微机械陀螺设计与仿真[J];计算机仿真;2005年04期
4 陈永奇;张春熹;王敏;;微机械陀螺在机载光电平台中的应用[J];微计算机信息;2006年05期
5 李林;李锦明;张文栋;;梳齿式微机械陀螺支撑系统的结构仿真与分析[J];传感技术学报;2006年04期
6 莫冰;刘晓为;谭晓昀;尹亮;丁学伟;汤佳郁;;双电容接口式微机械陀螺的信号检测方法[J];传感技术学报;2006年05期
7 杨金显;袁赣南;徐良臣;;微机械陀螺测试与标定技术研究[J];传感技术学报;2006年05期
8 刘晓为;陈宏;陈伟平;陆学斌;韩天;;常压下工作的微机械陀螺的频率和阻尼特性[J];传感技术学报;2006年05期
9 张福学;王宏伟;张伟;毛旭;张楠;;旋转载体驱动硅微机械陀螺的设计和性能检测[J];电子元件与材料;2006年12期
10 刘晓为;任轶超;谭晓昀;;适用于微机械陀螺接口电路的新型开关解调方法[J];传感技术学报;2007年08期
相关会议论文 前10条
1 张巧云;胡爱民;林日乐;张挺;谢佳维;毛世平;李卯辰;郑永祥;吕志清;;石英微机械陀螺的研究进展及应用前景[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
2 张福学;王宏伟;;旋转弹用硅微机械陀螺[A];2003年惯性技术科技工作者研讨会论文集[C];2003年
3 陈志勇;张嵘;周斌;郭美凤;;微机械陀螺研制进展[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年
4 陈志勇;张嵘;周斌;郭美凤;;微机械陀螺研制进展[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年
5 莫冰;谭晓昀;刘晓为;;电容检测型微机械陀螺的信号检测电路[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
6 庄海涵;王巍;邢朝洋;张廷凯;;线振动微机械陀螺大载荷下频率漂移特性研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
7 唐彦;张菁华;;用于姿态控制的微机械陀螺电路技术研究[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
8 富立;吴维;;微机械陀螺的测试与建模[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年
9 王宏伟;腾功清;齐臣杰;江世宇;;旋转式硅微机械陀螺的研究[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
10 张福学;王宏伟;张伟;毛旭;张楠;;利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺[A];惯性技术发展动能发展方向研讨会论文集[C];2004年
相关博士学位论文 前10条
1 姜劭栋;硅微机械陀螺敏感结构的理论研究[D];南京理工大学;2015年
2 陈雪萌;一种压阻式微机械陀螺的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
3 李锦明;高信噪比电容式微机械陀螺的研究[D];中北大学;2005年
4 刘广军;音叉振动式微机械陀螺结构拓扑自组织设计方法的研究[D];上海交通大学;2007年
5 李孟委;基于砷化镓的介观压阻效应微机械陀螺研究[D];中北大学;2010年
6 陈永;基于滑膜阻尼效应的音叉式微机械陀螺研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
7 严庆文;多功能微机械陀螺及其应用[D];北京邮电大学;2012年
8 杨亮;硅微机械陀螺数字化测控电路技术研究[D];南京理工大学;2014年
9 吴立锋;无驱动结构的硅微机械陀螺若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2010年
10 朱辉杰;线性调谐微机械陀螺驱动和检测技术的研究[D];浙江大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 卞友;芯片式硅微机械陀螺温度补偿方法研究[D];南京理工大学;2015年
2 张梦月;微机械陀螺误差补偿研究[D];电子科技大学;2015年
3 梁,
本文编号:2383835
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2383835.html