振動(dòng)式微機(jī)械陀螺系統(tǒng)噪聲分析及低噪聲電路設(shè)計(jì).pdf

1、微陀螺系統(tǒng)是一種能夠測(cè)量物體相對(duì)慣性空間角速度的傳感器，它是基于哥氏加速度檢測(cè)原理而工作的，在軍事、導(dǎo)航領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著MEMS技術(shù)的不斷成熟，微機(jī)械陀螺傳感器結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)已日趨成熟，而接口電路的設(shè)計(jì)則成為制約微機(jī)械陀螺產(chǎn)品化的瓶頸。目前國(guó)外研制的微陀螺系統(tǒng)的分辨率大都在1/h以內(nèi)，但是國(guó)內(nèi)的微陀螺系統(tǒng)分辨率還在100/h左右，而微陀螺的輸出信號(hào)幅度很小，噪聲或外界干擾會(huì)嚴(yán)重影響微陀螺檢測(cè)的分辨率，對(duì)微陀螺系統(tǒng)噪聲的分析是十分

2、重要的。
　　本文基于閉環(huán)驅(qū)動(dòng)全差分振動(dòng)式微機(jī)械陀螺系統(tǒng)，從微陀螺的工作原理出發(fā)，分析得到陀螺驅(qū)動(dòng)模態(tài)和檢測(cè)模態(tài)的動(dòng)力學(xué)方程，并通過(guò)分析驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)電路的工作原理，利用基本的噪聲理論和噪聲分析方法，建立了接口電路的整體噪聲模型和前置放大器、增益級(jí)以及開關(guān)相敏解調(diào)電路的噪聲模型，深入、詳細(xì)地分析接口電路的噪聲。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)噪聲和檢測(cè)電路噪聲的對(duì)比，分析確定了電路的噪聲是系統(tǒng)噪聲的主要貢獻(xiàn)部分，并通過(guò)對(duì)檢測(cè)電路的噪聲分析，確定了前置放

3、大器是對(duì)接口電路和微陀螺系統(tǒng)噪聲貢獻(xiàn)最大的模塊。經(jīng)過(guò)分析計(jì)算得到檢測(cè)電路的輸入?yún)⒖荚肼曤妷簽?.79μV/ Hz，機(jī)械熱噪聲在檢測(cè)電路輸入端等效噪聲電壓為32 nV/ Hz，檢測(cè)電路的輸出噪聲電壓為3.6mV，為后續(xù)低噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路中相位噪聲會(huì)影響驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率的穩(wěn)定性，本文在分析閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路的工作原理的基礎(chǔ)上對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的相位噪聲進(jìn)行了具體分析，得到相位噪聲為-51.4dBc/Hz。