硅微諧振式加速度計(jì)電路技術(shù)研究.pdf

1、本文研究了硅微諧振式加速度計(jì)的驅(qū)動和檢測理論與方法，目的在于設(shè)計(jì)控制與檢測電路，實(shí)現(xiàn)諧振式加速度計(jì)的閉環(huán)驅(qū)動和頻率檢測。主要內(nèi)容包括信號提取接口電路和閉環(huán)驅(qū)動相位與幅度控制電路的分析、設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，硅微諧振式加速度計(jì)的數(shù)字頻率測量方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
　　從諧振式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式出發(fā)，導(dǎo)出其動力學(xué)模型和運(yùn)動方程及其靜電驅(qū)動下振動位移和相位的關(guān)系。結(jié)合接口電路分析了振動信號的提取方式以及耦合電容對信號提取和諧振頻率的影響。針對鎖相

2、環(huán)相位控制方式和積分幅度控制方式，利用平均分析法推導(dǎo)出系統(tǒng)穩(wěn)定的條件，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。從系統(tǒng)的啟動和受干擾后的穩(wěn)定過程出發(fā)，研究了系統(tǒng)的過渡過程和機(jī)械熱噪聲對系統(tǒng)的影響。討論了三種數(shù)字頻率測量方法，其中經(jīng)改進(jìn)的相位推算測頻法，實(shí)現(xiàn)了較高的測頻速度，但精度較低。多周期法測頻精度較高，但測頻速率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求。從測頻速度和精度兩方面綜合考慮，鎖相環(huán)頻率測量法更為適宜，論文給出其主要組成部分設(shè)計(jì)及數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)行了仿真分析，確定滿足頻率測