石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動ASIC芯片設(shè)計.pdf

1、石英陀螺作為微機(jī)械慣性傳感器的一種，具有可靠性高，壽命長，尺寸小，能在惡劣條件下工作的優(yōu)點(diǎn)，在軍事和民用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。國外已有多類石英陀螺的產(chǎn)品問世，而我國尚處于起步階段。驅(qū)動電路是石英陀螺系統(tǒng)很重要的一部分，同時驅(qū)動電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號也影響著陀螺的靈敏度和檢測精度。基于以上原因，本文主要研究石英陀螺驅(qū)動電路ASIC設(shè)計。
　　首先，本論文建立了石英陀螺驅(qū)動模態(tài)等效電學(xué)模型，并對它進(jìn)行交流小信號分析。選定閉環(huán)自激驅(qū)動方案，

2、并對該方案進(jìn)行驅(qū)動環(huán)路相位理論和幅度理論分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計出一種石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動電路。利用Hspice中的理想運(yùn)放和理想行為模型建立了石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動電路的理想模型，并進(jìn)行仿真分析，論證了閉環(huán)自激驅(qū)動方案的可行性。然后，結(jié)合0.5μm工藝參數(shù)設(shè)計出石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動系統(tǒng)中具體的晶體管級電路，采用電路仿真工具 Hspice對自激驅(qū)動系統(tǒng)晶體管級電路進(jìn)行整體仿真分析，最后驗(yàn)證了該驅(qū)動電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號能夠成功運(yùn)用于檢測信號的解調(diào)

3、，同時討論了驅(qū)動電路的誤差。
　　通過對石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動晶體管級電路的整體仿真分析可得，驅(qū)動電路的穩(wěn)定振蕩建立時間約為30.0ms，穩(wěn)定振蕩頻率抖動為140Hz，頻率穩(wěn)定性為0.0119％。平均頻率為11840.0Hz，頻率偏差為91Hz。通過對驅(qū)動電路的誤差分析可知在電壓比較器中引入遲滯可以很好得克服比較器輸入噪聲的影響。
　　最后，本文完成了版圖的設(shè)計，并從匹配設(shè)計、抗干擾設(shè)計和寄生優(yōu)化設(shè)計等方面對版圖進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計