电容检测式硅微陀螺敏感信号读出电路性能研究

发布时间：2017-08-18 19:00

  本文关键词：电容检测式硅微陀螺敏感信号读出电路性能研究

  更多相关文章： 硅微陀螺 电容检测电路 差分调制 噪声分析

【摘要】：硅微陀螺是基于微机械加工工艺制作而成的用于测量运动物体角速度的重要惯性器件,被广泛用于航天航空、交通以及民用消费类电子产品等领域,特别是电容检测式硅微陀螺因其高性价比,小体积,易集成等优势成为近期研究热点。对于电容检测式硅微陀螺而言,其敏感电容信号的输出直接决定着它的性能优劣。因此,硅微陀螺敏感电容信号读出电路是高精度陀螺研究的重要内容之一。本文基于硅微陀螺电容检测原理,针对电容检测式硅微陀螺敏感信号读出电路展开研究。在对比分析敏感电容信号提取典型电路结构的性能特性基础上,提出以电荷放大器为核心的差分调制敏感信号读出电路,设计了差分调制电路、信号解调电路以及滤波放大电路,分析各电路模块的工作原理及电学特性,并建立电路非理想因素噪声模型,从元件选择、参数设置、PCB布局布线等多方面进行了综合优化。在无信号输入条件下,通过低频动态信号分析仪35670A对差分调制敏感信号读出电路噪声性能进行测试,测试结果表明该电路输出电压噪声为-116.244dBV/(?),等效电容分辨率为1.16×1910-F/(?),能基本满足硅微陀螺高精度测试性能的要求。
【关键词】：硅微陀螺 电容检测电路 差分调制 噪声分析
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH824.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 硅微陀螺及敏感信号读出电路国内外研究现状9-12
• 1.3 论文结构安排12-14
• 第二章 硅微陀螺敏感电容信号提取方法14-28
• 2.1 硅微陀螺敏感检测电容14-16
• 2.2 敏感电容信号提取典型电路结构16-24
• 2.2.1 开关电容17-19
• 2.2.2 电荷放大器19-21
• 2.2.3 跨阻放大器21-24
• 2.3 弱信号提取电路中的噪声问题24-26
• 2.4 典型信号读出电路26-27
• 2.5 小结27-28
• 第三章 采用差分调制技术的敏感检测电容信号电路28-36
• 3.1 差分调制与抗干扰技术弱信号提取电路28
• 3.2 差分调制电路28-30
• 3.3 信号解调电路30-33
• 3.4 滤波放大电路33-35
• 3.5 小结35-36
• 第四章 敏感信号读出电路的优化设计技术36-51
• 4.1 基于电荷放大器的低噪声电路设计技术36-41
• 4.2 差分调制敏感信号读出电路优化41-50
• 4.2.1 信号读出电路噪声特性与优化41-46
• 4.2.2 电路元件及参数选择46-47
• 4.2.3 PCB板布局布线47-50
• 4.3 小结50-51
• 第五章 性能测试与分析51-55
• 5.1 测试方案51-52
• 5.2 测试结果与分析52-54
• 5.3 小结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-61
• 发表论文、专利情况61-62
• 附录62-64
• 致谢64-65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 单光宝;杨银堂;刘佑宝;朱樟明;;硅微陀螺仪的建模[J];西安电子科技大学学报;2007年02期

2 吉训生;王寿荣;;硅微陀螺漂移数据滤波方法研究[J];传感技术学报;2008年02期

3 肖定邦;侯占强;满海鸥;吴学忠;李圣怡;;微陀螺闭环驱动方法[J];国防科技大学学报;2009年03期

4 王雄;肖定邦;周泽龙;陈志华;吴学忠;李圣怡;;新型摇摆质量微陀螺的设计与制作(英文)[J];纳米技术与精密工程;2011年05期

5 谢立强;邢建春;董培涛;吴学忠;;石英微陀螺的驱动控制方法研究[J];兵工学报;2013年06期

6 吴校生,陈文元,张卫平;磁悬浮转子微陀螺及其悬浮力与稳定性的分析[J];传感器技术;2003年12期

7 刘宗林,李圣怡,吴学忠;解耦型静电力闭环微陀螺[J];传感技术学报;2005年02期

8 崔峰;苏宇锋;张卫平;吴校生;陈文元;赵小林;;静电悬浮转子微陀螺及其关键技术[J];中国惯性技术学报;2005年06期

9 黄晓刚;刘武;邵诗逸;陈文元;张卫平;;磁悬浮转子微陀螺电容结构设计[J];传感器与微系统;2006年01期

10 邵诗逸;黄晓刚;刘武;陈文元;;磁悬浮转子微陀螺旋转驱动方式研究[J];微电子学;2006年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 范京;张福学;;硅微陀螺自旋系统的盲信号处理[A];第十三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论文集[C];2007年

2 王安成;罗兵;吴美平;于化鹏;;硅微陀螺数字化双闭环驱动控制方法[A];2010年惯性技术 发展动态 发展方向研讨会文集[C];2010年

3 杜世宏;崔燕;;一种硅微陀螺仪的数据采集电路设计[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年

4 杜世宏;崔燕;;一种硅微陀螺仪的数据采集电路设计[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年

5 李明辉;高世桥;;解耦型微陀螺仪的设计、制作与性能分析[A];2007'仪表，，自动化及先进集成技术大会论文集（二）[C];2007年

6 严平;陈颖;;振动式微陀螺驱动的自动增益控制算法研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

7 严平;陈颖;;振动式微陀螺驱动的自动增益控制算法研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年

8 杨东升;李邦元;王奇;;角速率微陀螺仪ADXRS401的原理与接口电路设计[A];航空装备保障技术及发展——航空装备保障技术专题研讨会论文集[C];2006年

9 谢立强;吴学忠;李圣怡;;相关检测与自动增益控制在音叉式石英微陀螺中的应用[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集（一）[C];2005年

10 孙伟;何小元;;微陀螺运动图像识别方法的比较与选择[A];第十三届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 见习记者 覃秘;华力创通 上马硅微陀螺项目[N];上海证券报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 谢立强;基于剪应力检测的新型石英微陀螺关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年

2 苏剑彬;蝶翼式硅微陀螺静电力控制关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 王雄;摇摆质量微陀螺关键技术研究[D];国防科学技术大学;2012年

4 侯占强;蝶翼式微陀螺零偏稳定性提升关键技术研究[D];国防科学技术大学;2012年

5 王冠石;电容式硅微陀螺接口ASIC芯片集成技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王浩旭;石英微陀螺结构优化与制造工艺研究[D];国防科学技术大学;2009年

2 周泽龙;四叶片微陀螺结构设计与加工工艺研究[D];国防科学技术大学;2011年

3 柳小军;基于FPGA的硅微陀螺仪数字测控电路关键技术研究[D];南京信息工程大学;2015年

4 汤卫丰;硅微陀螺接口分布参数建模及测控电路优化设计[D];南京理工大学;2015年

5 范晨;GNSS/MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差分析与补偿方法研究[D];国防科学技术大学;2013年

6 王谱华;硅微陀螺温度误差机理研究[D];国防科学技术大学;2013年

7 戴波;新型对称全解耦的双质量硅微陀螺仪结构设计与优化[D];东南大学;2015年

8 卢月娟;电容检测式硅微陀螺敏感信号读出电路性能研究[D];苏州大学;2016年

9 卢奕鹏;新型压电式固态微陀螺的研究[D];上海交通大学;2010年

10 满海鸥;硅微陀螺的温度特性研究[D];国防科学技术大学;2009年

本文编号：696191