基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路制造技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路，属于微机电系统(MEMS)和微惯性器件测量领域。
技术介绍
微机电陀螺仪是指利用微机电系统(MEMS)技术，并依据哥式效应原理工作的一类陀螺仪。根据工作方式的不同，微机电陀螺仪可分为振动式、转子式和介质类。转子式微陀螺仪能够实现较高的精度(导航级)，且都是二自由度陀螺。调谐式转子微陀螺仪最先由美国CSDL的L.J.Jenkins等人于2002年提出，它结合了硅微陀螺仪和动力调谐陀螺仪各自的优点，理论分析表明，该种陀螺仪的测量精度可达0.005°/h。调谐转子式陀螺仪摒弃了目前硅微机电陀螺仪通用的高频振动驱动方式，采用了高速旋转驱动的自由转子方式，从而能有效克服振动陀螺仪的一系列弊病，较大幅度地提升了微机电陀螺仪的测量精度。该种陀螺仪信号器采用电容检测和静电力矩反馈形式，目前的动力调谐陀螺仪大多数采用电感信号器和动铁式力矩器，不仅体积大、质量大，而且在较高速率下工作时发热量很大。
技术实现思路
专利技术目的：为克服现有技术不足，本专利技术旨于提供一种基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路...
【技术保护点】
一种基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路，其特征在于：包括硅微动调陀螺仪(2)的第一力矩反馈电极(Ad)、第二力矩反馈电极(Bd)、第一信号敏感电极(As)、第二信号敏感电极(Bs)、第一闭环控制电路、第二闭环控制电路和直流升压模块(1)；第一信号敏感电极(As)的输出作为第一闭环控制电路的输入，第一闭环控制电路的输出作为第一力矩反馈电极(Ad)的输入；第二信号敏感电极(Bs)的输出作为第二闭环控制电路的输入，第二闭环控制电路的输出作为第二力矩反馈电极(Bd)的输入；直流升压模块(1)的输出分别作为第一力矩反馈电极(Ad)和第二力矩反馈电极(Bd)的输入。
【技术特征摘要】
1.一种基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路，其特征在于：包括硅微动调陀螺仪(2)的第一力矩反馈电极(Ad)、第二力矩反馈电极(Bd)、第一信号敏感电极(As)、第二信号敏感电极(Bs)、第一闭环控制电路、第二闭环控制电路和直流升压模块(1)；第一信号敏感电极(As)的输出作为第一闭环控制电路的输入，第一闭环控制电路的输出作为第一力矩反馈电极(Ad)的输入；第二信号敏感电极(Bs)的输出作为第二闭环控制电路的输入，第二闭环控制电路的输出作为第二力矩反馈电极(Bd)的输入；直流升压模块(1)的输出分别作为第一力矩反馈电极(Ad)和第二力矩反馈电极(Bd)的输入。2.如权利要求1所述的基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路，其特征在于：第一闭环控制电路包括第一检测接口模拟处理电路(3)、第一AD采样电路(4)、第一FPGA控制算法(5)、第一DA输出接口电路(6)和第一直接数字式频率合成器(7)；第一信号敏感电极(As)的输出作为第一检测接口模拟处理电路(3)的输入，第一检测接口模拟处理电路(3)的输出作为第一AD采样电路(4)的输入，第一AD采样电路(4)的输出分别作为第一DA输出接口电路(6)和第一直接数字式频率合成器(7)的输入，第一DA输出接口电路(6)和第一直接数字式频率合成器(7)的输出均作为第一力矩反馈电极(Ad)的输入，第一直接数字式频率合成器(7)的输出还作为第一检测接口模拟处理电路(3)的输入；第二闭环控制电路包括第二检测接口模拟处理电路(8)、第二AD采样电路(9)、第二FPGA控制算法(10)、第二DA输出接口电路(11)和第二直接数字式频率合成器(12)；第二信号敏感电极(Bs)的输出作为第二检测接口模拟处理电路(8)的输入，第二检测接口模拟处理电路(8)的输出作为第二AD采样电路(9)的输入，第二AD采样电路(9)的输出分别作为第二DA输出接口电路(11)和第二直接数字式频率合成器(12)的输入，第二DA输出接口电路(11)和第二直接数字式频率合成器(12)的输出均作为第二力矩反馈电极(Bd)的输入，第二直接数字式频率合成器(12)的输出还作为第二检测接口模拟处理电路(8)的输入。3.如权利要求2所述的基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路，其特征在于：第一检测接口模拟处理电路(3)包括第一前置放大器(13)、第一带通选频放大器(14)、第一相敏解调器(15)和第一低通滤波器(16)；第一信号敏感电极(As)的输出作为第一前置放大器(13)的输入，第一前置放大器(13)的输出作为第一带通选频放大器(14)的输入，第一带通选频放大器(14)的输出作为第一相敏解调器(15)的输入，第一相敏解调器(15)的输出作为第一低通滤波器(16)的输入，第一低通滤波器(16)的输出作为第一AD采样电路(4)的输入，第一直接数字式频率合成器(7)的输出作为第一相敏解调器(15)输入；第二检测接口模拟处理电路(8)包括第二前置放大器、第二带通选频放大器、第二相敏解调器和第二低通滤波器；第二信号敏感电极(Bs)的输出作为第二前置放大器的输入，第二前置放大器的输出作为第二带通选频放大器的输入，第二带通选频放大器的输出作为第二相敏解调器的输入，第二相敏解调器的输出作为第二低通滤波器的输入，第二低通滤波器的输出作为第二AD采样电路(9)的输入，第二直接数字式频率合成器(12)的输出的输出作为第二相敏解调器输入。4.如权利要求3所述的基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路，其特征在于：第一FPGA控制算法(5)包括第一AD信号调理模块(17)、第一PI比例-积分控制器(18)、第一平滑滤波模块(19)、第一DA输出预调理模块(20)和第一控制信号产生模块(21)；第一AD信号调理模块(17)的输出作为第一PI比例-积分控制器(18)的输入，第一PI比例-积分控制器(18)的输出作为第一平滑滤波模块(19)的输入，第一平滑滤波模块(19)的输出作为第一DA输出预调理模块(20)的输入，第一DA输出预调理模块(20)的输出作为第一DA输出接口电路(6)的输入，第一控制信号产生模块(21)的输出作为第一直接数字式频率合成器(7)的输入；第二FPGA控制算法(10)包括第二AD信号调理模块、第二PI比例-积分控制器、第二平滑滤波模块、第二DA输出预调理模块和第二控制信号产生模块；第二AD信号调理模块的输出作为第二PI比例-积分控制器的输入，第二PI比例-积分控制器的输出作为第二平滑滤波模块的输入，第二平滑滤波模块的输出作为第二DA输出预调理模块的输入，第二DA输出预调理模块的输出作为第二DA输出接口电路的输入，第二控制信号产生模块的输出作为第二直接数字式频率合成器的输入。5.如权利要求4所述的基于分段技术的硅微动调陀螺仪高精度数字闭环检测电路，其特征在于：第一AD采样电路(4)使用四路级联AD采样，单路采样回路包括第一信号放大模块一(22)、第一信号放大模块二(25)、第一信号放大模块三(28)、第一信号放大模块四(31)、第一偏置电路一(23)、第一偏置电路二(26)、第一偏置电路三(29)、第一偏置电路四(32)、第一AD芯片一(24)、第一AD芯片二(27)、第一AD芯片三(30)和第一AD芯片四(33)；第一信号放大模块一(22)、第一信号放大模块二(25)、第一信号放大模块三(28)和第一信号放大模块四(31)依次顺序相连，实现对输入信号的级联放大，每级放大倍数固定为E，E>2；第一信号放大模块一(22)、第一偏置电路一(23)、第一AD芯片一(24)和第一AD信号调理模块(17)顺序相接；第一信号放大模块二(25)、第一偏置电路二(26)、第一AD芯片二(27)和第一AD信号调理模块(17)顺序相接；第一信号放大模块三(28)、第一偏置电路三(29)、第一AD芯片三(30)和第一AD信号调理模块(17)顺序相接；第一信号放大模块四(31)、第一偏置电路四(32)、第一AD芯片四(33)和第一AD信号调理模块(17)顺序相接；第一低通滤波器(16)的输出作为第一信号放大模块一(22)的输入；第二AD采样电路(9)使用四路级联AD采样，单路采样回路包括第二信号放大模块一、第二信号放大模块二、第二信号放大模块三、第二信号放大模块四、第二偏置电路一、第二偏置电路二、第二偏置电路三、第二偏置电路四、第二AD芯片一、第二AD芯片二、第二AD芯片三和第二AD芯片四；第二信号放大模块一、第二信号放大模块二、第二信号放大模块三和第二信号放大模块四依次顺序相连，实现对输入信号的级联放大，每级放大倍数固定为E，E>2；第二信号放大模块一、第二偏置电路一、第二AD芯片一和第二AD信号调理模块顺序相接；第二信号放大模块二、第二偏置电路二、第二AD芯片二和第二AD信号调理模块顺序相接；第二信号放大模块三、第二偏置电路三、第二AD芯片三和第二AD信号调理模块顺序相接；第二信号放大模块四、第二偏置电路四、第二AD芯片四和第二AD信号调理模块顺序相接；第二低通滤波器的输出作为第二信号放大模块一的输入。6.如权利要求4所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，吴磊，汪秋华，胡迪，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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