硅微谐振式加速度计电路带宽测试方法研究

发布时间：2025-02-11 20:01

　　 以自主研制的硅微谐振式加速度计(MSRA)为研究对象,针对其驱动电路的带宽测试,设计一种基于锁相环解调电路的带宽测试方案。针对锁相环驱动电路的相位传递函数建立SIMULINK仿真模型,并对闭环回路模型进行分析。在锁相环的输入端口加载由现场可编程门阵列(FPGA)产生的激励信号,等效为外界加速度频率变化下的锁相环输入信号,由基于锁相环的解调电路读出加速度计驱动电路的输出幅值,该带宽测试模型与MSRA实际测试情况一致。实验结果表明:MSRA锁相环驱动电路的实测+3 d B的带宽值为210 Hz,与模型仿真得到的216 Hz基本吻合。该测试方法具有精度高、易实施、成本低等特点,可满足锁相环驱动电路的带宽测试需求。

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【部分图文】：

图1 硅微谐振式加速度计驱动电路

基于PLL的硅微谐振式加速度计驱动电路如图1所示。通过环形接口电路读取谐振器的微弱电容检测信号，经过前级电路的多级放大，利用图1中基于PLL的相位控制回路和自动增益控制电路分别实现对信号频率的跟踪、相位的锁定以及振幅的控制。将上述两路信号合成并输入到谐振器上以保证谐振器工作在谐振....

图2 PLL原理框图

如图2所示，PLL电路主要由三部分组成:鉴相器(phasediscriminator,PD)、环路滤波器(loopfilter,LPF)和压控振荡器(voltage-controlledoscillator,VCO)。本加速度计电路采用的是异或门PD，将输入加速度调制信号u....

图3 LPF电路

图2PLL原理框图如图3所示，将无源二阶RC滞后超前低通滤波器作为PLL回路中的LPF，其传递函数为

图4 基于PLL的解调电路

驱动电路的输出信号采用如图4所示的基于PLL的电路进行解调。由于PLL的LPF会有直流偏置电压输出[10]，因此，通过高通滤波器滤除频率调制信号中的直流偏置分量，得到表征加速度频率的交流信号。经过整流放大电路得到与交流分量成正相关的直流电压值。通过单片机AD采集，在显示模块显示。....

本文编号：4033776