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

1、本論文針對(duì)實(shí)驗(yàn)室目前自主研究的硅微機(jī)械陀螺做出研究，設(shè)計(jì)了低噪聲抗干擾的接口電路以及數(shù)字化測(cè)控電路，主要工作如下:
　　首先介紹了硅微機(jī)械陀螺儀機(jī)械結(jié)構(gòu)及測(cè)控電路工作原理，對(duì)陀螺驅(qū)動(dòng)閉環(huán)與檢測(cè)開(kāi)環(huán)的工作機(jī)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?duì)寄生電容進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)寄生電容引起的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出解決方案。
　　基于陀螺工作機(jī)理推導(dǎo)、誤差分析以及對(duì)寄生電容問(wèn)題的研究，提出了機(jī)電接口電路的設(shè)計(jì)目標(biāo)，其

2、必須要達(dá)到低噪聲與抗干擾的要求。針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)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(jí)積分式接口，對(duì)三種接口電路的原理進(jìn)行了介紹，并對(duì)其噪聲性能與抗干擾性能進(jìn)行仿真對(duì)比。根據(jù)對(duì)比結(jié)果，最終確定采用兩級(jí)積分式接口，測(cè)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(duì)陀螺數(shù)字化測(cè)控電路進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。采用FPGA作為數(shù)字平臺(tái)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，保證PCB信號(hào)完整性。制作完成的電路測(cè)試結(jié)果表明，模擬部分與數(shù)字部分均沒(méi)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(jì)的接口電路與數(shù)字化測(cè)控系統(tǒng)對(duì)陀螺進(jìn)行測(cè)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(jī)游走為0.011°/√h，零偏不穩(wěn)定性位0.4°/h，