【摘要】：為實(shí)現(xiàn)MEMS陀螺高精度、數(shù)字化和小型化,適應(yīng)慣性導(dǎo)航和測(cè)量等領(lǐng)域的應(yīng)用要求,采用雙片集成方式,基于0.5 um的N阱CMOS工藝,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款實(shí)用化的MEMS陀螺接口電路.設(shè)計(jì)了基于高頻載波的閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路和低噪聲差分敏感檢測(cè)模擬前級(jí)電路,高頻信號(hào)將敏感信號(hào)調(diào)制到高頻后與閃爍噪聲相加,經(jīng)過(guò)開關(guān)相敏解調(diào)以及低通濾波后得到低噪聲模擬角速度輸出,并由集成的高分辨率四階單環(huán)一位sigma delta ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化輸出的硅陀螺接口電路.測(cè)試結(jié)果表明:sigma delta調(diào)制器的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到130 d B,陀螺整機(jī)量程為±200°/s,帶寬為60 Hz,刻度因子為46.45 LSB/((°)·s~(-1));線性度為342×10~(-6),輸出噪聲為0.004(°)·s~(-1)/Hz1/2,零偏穩(wěn)定性為3.4°/h.通過(guò)電路集成實(shí)現(xiàn)了小型化、低成本和角速度數(shù)字化精確輸出,測(cè)試結(jié)果與其他相關(guān)研究對(duì)比表明該結(jié)構(gòu)可以得到很好的性能.
[Abstract]:In order to achieve high precision, digitalization and miniaturization of MEMS gyroscope, and to meet the requirements of inertial navigation and measurement, a practical interface circuit of MEMS gyroscope is designed and implemented based on 0.5um N-well CMOS technology. The closed-loop self-excited drive circuit based on high-frequency carrier and the analog analogue circuit of low-noise differential sensitive detection are designed. The high-frequency signal modulates the sensitive signal to high frequency and adds the scintillation noise. The output of low noise analog angular velocity is obtained by switching phase sensitive demodulation and low pass filtering. The analog signal is converted into digital signal by integrated high resolution four order single ring sigma delta ADC, and the interface circuit of silicon gyroscope with digital output is realized. The results show that the dynamic range of the delta modulator is 130dB, the measuring range of gyroscope is 鹵200 擄/ s, the bandwidth is 60 Hz, the calibration factor is 46.45 LSB/ (擄) s ~ (-1); linearity is 342 脳 10 ~ (-6), the output noise is 0.004 (擄) s ~ (-1) / Hz / 2, and the bias stability is 3.4 擄/ h). The miniaturization, low cost and angular speed digital and accurate output are realized by circuit integration. The test results show that the structure can achieve good performance compared with other related studies.
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)MEMS中心;微系統(tǒng)與微結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱工業(yè)大學(xué));
【基金】：上海航天科技創(chuàng)新基金(SAST2015052)
【分類號(hào)】：TP212

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本文編號(hào)：2148577