音叉电容式微机械陀螺接口电路设计研究

发布时间：2017-05-11 10:05

  本文关键词：音叉电容式微机械陀螺接口电路设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 微机械陀螺和传统陀螺相比具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点，在众多领域具有广阔的应用前景。微机械陀螺采用集成电路工艺和微细加工技术制造，尺寸微小，驱动和检测困难，目前接口电路的研究是微机械陀螺研究的重点和难点。本文针对音叉电容式微机械陀螺的接口电路设计、稳幅谐振、微弱信号检测和处理等问题开展研究。 1．设计了音叉电容式微机械陀螺开环和闭环两种驱动电路。开环电路采用方波加直流偏置的等效交流电压驱动陀螺振动，通过模拟分析了方波驱动形式对陀螺振动的影响；结合开环驱动电路，提出了闭环驱动电路方案。闭环驱动电路基于锁相原理，采用专业锁相环芯片，进一步提高了陀螺驱动模态的谐振性。 2．对小电容检测电路进行了研究。介绍了MEMS领域最常见的缓冲器电容检测方案和电荷放大器电容检测方案。重点分析了电荷放大器电容检测方案的误差源，并且给出了误差避免的措施和运算放大器的选择原则。 3．设计了音叉电容式微机械陀螺检测电路。电容检测电路采用电荷放大器方案，并且对其进行了改进；对电容检测电路的输出信号进行了分析，设计了信号检测电路，，有效的分离出了输入角速度。 经过对电路性能的分析、陀螺主要参数的估算，确定所设计的电 一几}北邢业人学学位论义 路可以达至fJ基本要求。
【关键词】：微机械陀螺 电容检测 接口电路 音叉电容
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH703
【目录】：

• 第一章 绪论9-17
• 1.1 微机械陀螺的研究与发展意义9-10
• 1.2 微机械陀螺接口电路的研究现状10-15
• 1.2.1 挠性梁框架式微机械陀螺11-12
• 1.2.2 四叶式微机械陀螺12-13
• 1.2.3 振动轮式微机械陀螺13
• 1.2.4 梳状音叉式微机械陀螺13-15
• 1.3 论文内容15-17
• 第二章 音叉电容式微机械陀螺原理17-29
• 2.1 音叉电容式微机械陀螺的工作原理17-21
• 2.1.1 哥氏力原理17-18
• 2.1.2 音叉电容式微机械陀螺的数学模型18-21
• 2.2 音叉电容式微机械陀螺的静电梳齿驱动原理21-24
• 2.3 音叉电容式微机械陀螺的差动电容检测原理24-25
• 2.4 音叉电容式微机械陀螺原型25-27
• 2.5 音叉电容式微机械陀螺接口电路的主要功能27-28
• 小结28-29
• 第三章 音叉电容式微机械陀螺的驱动电路设计29-47
• 3.1 音叉电容式微机械陀螺开环驱动电路设计29-36
• 3.1.1 波形发生电路30-34
• 3.1.2 缓冲器34
• 3.1.3 反相器34-35
• 3.1.4 信号叠加电路35-36
• 3.2 音叉电容式微机械陀螺闭环驱动电路设计36-46
• 3.2.1 音叉电容式微机械陀螺闭环驱动电路原理36-39
• 3.2.2 锁相环电路设计39-46
• 小结46-47
• 第四章 小电容检测电路研究47-55
• 4.1 缓冲器电容检测方案47-49
• 4.2 电荷放大器电容检测方案49-54
• 小结54-55
• 第五章 音叉电容式微机械陀螺的检测电路设计55-70
• 5.1 音叉电容式微机械陀螺的电容检测电路55-60
• 5.1.1 电荷放大器方案改进55-56
• 5.1.2 差动电容电桥设计56-60
• 5.2 音叉式微机械陀螺信号处理电路设计60-68
• 5.2.1 放大电路62-63
• 5.2.2 移相电路设计63-64
• 5.2.3 解调电路设计64-65
• 5.2.4 滤波电路的设计65-68
• 5.3 音叉电容式微机械陀螺检测电路注意事项68-69
• 小结69-70
• 第六章 总结70-72
• 6.1 论文工作总结70
• 6.2 进一步工作建议70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 附录77-79

【引证文献】

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本文编号：357006