硅微機械陀螺抗寄生電容干擾接口電路與數(shù)字化測控電路設(shè)計.pdf

1、本論文針對實驗室目前自主研究的硅微機械陀螺做出研究，設(shè)計了低噪聲抗干擾的接口電路以及數(shù)字化測控電路，主要工作如下:
　　首先介紹了硅微機械陀螺儀機械結(jié)構(gòu)及測控電路工作原理，對陀螺驅(qū)動閉環(huán)與檢測開環(huán)的工作機理進(jìn)行推導(dǎo)，并進(jìn)行誤差分析。建立了陀螺寄生電容拓?fù)?，并對寄生電容進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果對寄生電容引起的問題進(jìn)行分析并提出解決方案。
　　基于陀螺工作機理推導(dǎo)、誤差分析以及對寄生電容問題的研究，提出了機電接口電路的設(shè)計目標(biāo)，其

2、必須要達(dá)到低噪聲與抗干擾的要求。針對目前實驗室采用的跨阻式接口所存在的不足，提出了三種接口電路改進(jìn)方案:T型網(wǎng)絡(luò)接口、積分-微分式接口、兩級積分式接口，對三種接口電路的原理進(jìn)行了介紹，并對其噪聲性能與抗干擾性能進(jìn)行仿真對比。根據(jù)對比結(jié)果，最終確定采用兩級積分式接口，測試結(jié)果表明，其等效輸入電流噪聲為24.3fA/√Hz(@6.4KHz)，增益為20.6M，相位誤差0.66°，解調(diào)相位誤差0.44°，并且不受輸入雜散電容影響，能夠避免高頻

3、振蕩，滿足低噪聲與抗干擾要求。
　　然后，對陀螺數(shù)字化測控電路進(jìn)行硬件設(shè)計。采用FPGA作為數(shù)字平臺，通過合理的設(shè)計，保證PCB信號完整性。制作完成的電路測試結(jié)果表明，模擬部分與數(shù)字部分均沒有引入額外噪聲，保證了接口電路的性能。
　　最后，采用此次設(shè)計的接口電路與數(shù)字化測控系統(tǒng)對陀螺進(jìn)行測試，陀螺的標(biāo)度因數(shù)為23.5mV/°/s，標(biāo)度因數(shù)非線性為339.7ppm，角度隨機游走為0.011°/√h，零偏不穩(wěn)定性位0.4°/h，