發(fā)布時間：2021-08-10 06:45

　　硅微諧振式加速度計是一種MEMS工藝制作的通過檢測諧振器頻率的變化來敏感加速度大小的微慣性器件,具有體積小、成本低、動態(tài)范圍大等特點,在小型慣導(dǎo)系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。測控電路是決定硅微諧振式加速度計關(guān)鍵性能水平至關(guān)重要的因素。為此本文以硅微諧振式加速度計的測控電路為研究對象,對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,降低了噪聲和功耗。首先,本文建立了硅微諧振式加速度計系統(tǒng)級相位噪聲模型,得到了噪聲源參數(shù)與相位噪聲的函數(shù)關(guān)系,揭示了噪聲源對相位噪聲的影響機(jī)理,為測控電路低噪聲優(yōu)化設(shè)計提供了方向性指導(dǎo)。其次,本文對閉環(huán)驅(qū)動電路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。分析了 AGC閉環(huán)驅(qū)動電路的缺陷,提出了一種比較器控幅電路和兩級積分式接口電路,簡化了幅度控制電路結(jié)構(gòu),降低了電路噪聲。制作了原理樣機(jī)并進(jìn)行了測試,功耗由1.2W降為50mW,零偏穩(wěn)定性由22.9μg改善至13.3μg,零偏不穩(wěn)定性由9.3μg改善至4.3μg。第三,本文對測頻電路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在分析了其他測頻方式的基礎(chǔ)上,提出了一種具有噪聲整形特性的計數(shù)器測頻方法,在保證精度的前提下,基準(zhǔn)時鐘頻率由300MHz降至10MHz。通過Verilog語言在FPGA上實現(xiàn)了測... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４美國ＵＣＩ研制的靜電負(fù)剛度面內(nèi)檢測硅微諧振式加速度計??

士學(xué)術(shù)論文?掛微諧振式加速度計測控電路優(yōu)化設(shè)計??速度計［１８］。如圖１．３為該高靈敏度加速度計的結(jié)構(gòu)圖與電鏡圖，這種全新的結(jié)構(gòu)厚度??為１５｜ｉｍ，敏感質(zhì)量塊面積為４００ｐｍ２，整個器件面積為０．２５ｍｍ２，采用表面掛微加工??藝制作，如此小的結(jié)構(gòu)面積卻有高達(dá)４３０Ｈｚ／ｇ的標(biāo)度因數(shù)，量程范圍為±ｌｇ。??＊?＾?￡???????

１緒論碩士學(xué)位論文??所示，包括三個部分分別為諧振器、敏感質(zhì)量塊和支撐梁。其中支撐梁的作用近似于杠??桿的力放大系統(tǒng)，加速度計結(jié)構(gòu)部分由ＳＯＩ體硅微加工技術(shù)制造。經(jīng)過一系列的改進(jìn)，??此硅微諧振式加速度計在空氣中的品質(zhì)因數(shù)為４００，標(biāo)度因數(shù)為５８４Ｈｚ／ｇ。??＊＞ｕｐｐｏｒｆｉＡＣ?ｈｃａｍ？??ｔｏｐｖｉｃｗ?Ｕ）????ｖｉｎｒａｉｍ??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]小型化硅微諧振式加速度計的實現(xiàn)與性能測試[J]. 趙健,施芹,夏國明,裘安萍,吳志強(qiáng),蘇巖.  光學(xué)精密工程. 2016(08)
[2]基于FPGA的高精度硅微諧振加速度計數(shù)據(jù)采集與參數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 王巖,張玲,邢朝洋,曾青林.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2015(03)
[3]硅微諧振加速度計的溫度特性[J]. 王巍,王巖,莊海涵,邢朝洋.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2013(02)
[4]諧振式硅微加速度計閉環(huán)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J]. 王巍,王巖,莊海涵,邢朝洋.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2012(06)
[5]硅微諧振式加速度計的實現(xiàn)及性能測試[J]. 石然,裘安萍,蘇巖.  光學(xué)精密工程. 2010(12)
[6]微機(jī)械音叉陀螺外圍電路研究及仿真[J]. 劉顯學(xué),蘇偉.  信息與電子工程. 2006(05)
[7]微機(jī)械振動陀螺儀閉環(huán)驅(qū)動電路分析與設(shè)計[J]. 許宜申,王壽榮,盛平,吉訓(xùn)生.  測控技術(shù). 2006(10)
[8]一種新型體硅諧振加速度計(英文)[J]. 賈玉斌,郝一龍,張嶸.  半導(dǎo)體學(xué)報. 2005(02)

博士論文
[1]高信噪比電容式微機(jī)械陀螺的研究[D]. 李錦明.中北大學(xué) 2005



本文編號：3333681