论文部分内容阅读
微陀螺是近十年快速发展起来的一种新型惯性器件,具有质量轻、功耗低、启动快、可靠性高等优点,成为目前惯性传感领域的研究热点。本论文在分析微陀螺闭环驱动模态动力学特性的基础上,建立了闭环驱动等效电路模型,设计出了陀螺的闭环驱动电路。闭环驱动电路的驱动频率能够动态跟踪陀螺结构的固有驱动频率。闭环驱动是一个自动增益控制(Auto Gain Control, AGC)过程。基本的AGC系统由可变增益放大器(Variable Gain Amplifier, VGA)和峰值检测电路组成。本文设计了一种宽动态VGA,通过改变放大器的尾电流大小,得到放大器的增益在对数域上与控制电压成线性关系。控制电压由峰值检测电路产生。利用理想动力学方程建立了振动式微陀螺驱动模态的等效电路模型。结合微陀螺的结构参数,利用电路模拟工具Hspice对陀螺的电路模型进行了模拟,分析了陀螺的交流小信号特性以及频响特性。建立了微陀螺结构的电路模型模拟驱动方向敏感电容的变化,结合理想器件搭建的闭环驱动电路模型,通过Hspice仿真,验证了其功能。通过Hspice仿真,VGA中的控制电压在1.5V~3.7V变化时,增益控制范围为-2dB~35dB ,非线性度为2.85%。最大增益时的-3dB带宽是19.045MHz。对整体电路的仿真,驱动信号频率与驱动模态的固有频率一致,大小为2.755kHz,得到的反馈驱动电压幅度为1.08V,实现了自激振荡驱动的功能。