硅微谐振式加速度计测控电路优化设计

发布时间：2021-08-10 06:45

　　硅微谐振式加速度计是一种MEMS工艺制作的通过检测谐振器频率的变化来敏感加速度大小的微惯性器件,具有体积小、成本低、动态范围大等特点,在小型惯导系统中具有广泛的应用前景。测控电路是决定硅微谐振式加速度计关键性能水平至关重要的因素。为此本文以硅微谐振式加速度计的测控电路为研究对象,对其进行优化设计,降低了噪声和功耗。首先,本文建立了硅微谐振式加速度计系统级相位噪声模型,得到了噪声源参数与相位噪声的函数关系,揭示了噪声源对相位噪声的影响机理,为测控电路低噪声优化设计提供了方向性指导。其次,本文对闭环驱动电路进行了优化设计。分析了 AGC闭环驱动电路的缺陷,提出了一种比较器控幅电路和两级积分式接口电路,简化了幅度控制电路结构,降低了电路噪声。制作了原理样机并进行了测试,功耗由1.2W降为50mW,零偏稳定性由22.9μg改善至13.3μg,零偏不稳定性由9.3μg改善至4.3μg。第三,本文对测频电路进行了优化设计。在分析了其他测频方式的基础上,提出了一种具有噪声整形特性的计数器测频方法,在保证精度的前提下,基准时钟频率由300MHz降至10MHz。通过Verilog语言在FPGA上实现了测... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．４美国ＵＣＩ研制的静电负刚度面内检测硅微谐振式加速度计??

士学术论文?挂微谐振式加速度计测控电路优化设计??速度计［１８］。如图１．３为该高灵敏度加速度计的结构图与电镜图，这种全新的结构厚度??为１５｜ｉｍ，敏感质量块面积为４００ｐｍ２，整个器件面积为０．２５ｍｍ２，采用表面挂微加工??艺制作，如此小的结构面积却有高达４３０Ｈｚ／ｇ的标度因数，量程范围为±ｌｇ。??＊?＾?￡???????

１绪论硕士学位论文??所示，包括三个部分分别为谐振器、敏感质量块和支撑梁。其中支撑梁的作用近似于杠??杆的力放大系统，加速度计结构部分由ＳＯＩ体硅微加工技术制造。经过一系列的改进，??此硅微谐振式加速度计在空气中的品质因数为４００，标度因数为５８４Ｈｚ／ｇ。??＊＞ｕｐｐｏｒｆｉＡＣ?ｈｃａｍ？??ｔｏｐｖｉｃｗ?Ｕ）????ｖｉｎｒａｉｍ??

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3333681