石英陀螺中低諧波失真驅(qū)動電路的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著微電子集成技術(shù)的高速發(fā)展，分立器件及系統(tǒng)的微型化和單片化已成為一種發(fā)展趨勢，進(jìn)而促進(jìn)了微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展。微機(jī)械陀螺作為微機(jī)電系統(tǒng)的成員，它主要用于慣性系統(tǒng)角速度的測量。微機(jī)械陀螺具有體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。鑒于其在軍事和民用領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景，微機(jī)械陀螺成為國際上的研究熱點(diǎn)。目前大多研究機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域仍處于研究與實(shí)驗(yàn)階段。接口電路作為陀螺慣性系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接影響陀螺檢測的精度，而目前接口電路的實(shí)現(xiàn)多采用分立器件。為了

2、減小成本與體積，有必要對接口電路進(jìn)行集成化的設(shè)計(jì)。接口電路中驅(qū)動電路是微機(jī)械陀螺系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，其驅(qū)動性能的好壞直接影響陀螺整體的性能?；谏鲜鲈?，本文結(jié)合諧波失真的相關(guān)分析，完成對石英陀螺的驅(qū)動環(huán)路的設(shè)計(jì)。
　　本文首先結(jié)合音叉式石英陀螺的工作原理，利用其動力學(xué)方程，建立了驅(qū)動模態(tài)的等效電學(xué)模型，為后續(xù)驅(qū)動環(huán)路的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)；然后從驅(qū)動信號相位噪聲和檢測輸出穩(wěn)定性角度出發(fā)，分析了諧波失真對石英陀螺性能的影響，進(jìn)而確定了低

3、諧波失真驅(qū)動電路的驅(qū)動方式；隨后針對課題的要求，比較模塊的不同實(shí)現(xiàn)方式，完成了閉環(huán)驅(qū)動電路的系統(tǒng)級設(shè)計(jì)；接著結(jié)合相應(yīng)指標(biāo)，完成了電路級驅(qū)動環(huán)路的設(shè)計(jì)及相關(guān)性能的仿真，并針對諧波失真進(jìn)行電路優(yōu)化；最后結(jié)合電路級參數(shù)，完成石英陀螺驅(qū)動環(huán)路版圖的設(shè)計(jì)，提取相應(yīng)的寄生參數(shù)，進(jìn)行后仿真，并與前仿結(jié)果進(jìn)行對比，兩者基本上保持一致。
　　采用CSMC0.5μm CMOS工藝，完成了石英陀螺的驅(qū)動電路的電路級和版圖級設(shè)計(jì)。環(huán)路穩(wěn)定振蕩后，驅(qū)動信號