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微机械陀螺具有广阔的发展和应用前景。在军事上，它可用于战术导弹和智能炸弹的制导、微型卫星和无人机等的姿态控制。在民用方面，它可用于汽车的自动驾驶和安全防护系统以及工业机器人、大地测量、石油钻探、矿山开采、隧道工程、海洋开发等的定位定向系统。陀螺发展至今，人们已经研制出多种不同形式的陀螺，有转子式陀螺、光学陀螺和振动式陀螺等。微机械陀螺从形式上属于振动式陀螺，它是采用微电子和微机械加工技术来制作的。在加工方法以及器件特性等方面，微机械陀螺都有别于转子式陀螺和光学陀螺等，它主要应用于对测量精度要求不高的场合。
一、陀螺接口电路工作原理
（一）陀螺驱动电路的工作原理
本文所讨论的陀螺采用电磁驱动，其原理是在陀螺周围设置一条由一块具有很强磁性的永久磁铁构成的磁路，这一磁路在垂直于陀螺驱动振动方向产生一个稳定的静磁场，在驱动质量块振动的一个小的区域，这一磁场可以认为是均匀的。在驱动质量块上采用蒸铝的办法制作一条驱动导线，那么当在驱动导线上加一个驱动电流时，驱动导线将会受到洛伦兹力的作用。由于驱动导线是采用蒸铝的方法在驱动质量块上制作的，所以驱动导线和驱动质量块是一体的。下图为驱动电路工作原理图
（二）陀螺检测电路的工作原理
本文所讨论的陀螺的检测方式为电容检测。电容检测方法有很多种，比如开关电容检测法、充放电流法、电容频率转换方法、电容相位检测方法、D-S法、A-D转换法、PWM法等等；由于陀螺检测电容的一些特殊性质，首先需要测量的是简谐变化电容的幅度，并且这个幅度很小，电容变化的幅度大约是静态电容的几千分之一，静态时检测电容的大小大约为5 pF，需要检测的电容幅度大约为10aF，这么微小的电容变化用以上的方法很难实现；而且，由于陀螺驱动信号对检测电极的耦合，耦合的信号与检测电容变化的频率相同，两个信号难以区分。所以，在检测电容的电路中采用了载波调制方法测量电容，把电容的变化转化成高频信号的幅度变化；这种方法可以去除陀螺驱动信号对检测电极耦合的低频信号，而且通过对高频信号的同步检波可以检测微小电容变化。我们在检测电容极板上加了1MHz的载波对信号进行幅度调制，在用积分器检出信号并经过放大和滤波以后，采用同步解调的方法对1MHz的载波进行卸载。由于角速度信号经过了驱动速度的调制，所以在卸载了1MHz载波以后，还需要再经过一次同步解调才能得到角速度信号。另外，为了提高陀螺的工作带宽和线性度，检测电路采用力平衡方式，这就需要将卸载了1MHz载波以后的信号经过移相以后反馈到电容极板上。
二、关键器件选用
在陀螺接口电路中，需要用到一些关键器件，这些器件的正确使用对提高接口电路的性能至关重要，下面介绍几个主要的器件。
（一）波形发生器
在驱动电路中，需要发生一个与驱动模态的固有频率（2kHz）相同的信号来驱动质量块；在检测电路中，需要发生一个1MHz的载波信号。这就需要用到波形发生电路。单片集成的波形发生电路有ICL8038、MAX038等，其中MAX038具有比较优越的性能，因此我们选用了这一器件作为波形发生器。
（二）可调增益放大器
在驱动电路中，为了维持质量块的稳幅振动，需要通过速度反馈电压来控制驱动电流的大小，我们采用AD603来完成这一工作。AD603是一个高精度的可控增益放大器，它可以通过反馈信号与参考信号的差值来控制输入信号的放大倍数。其管脚连接如下图：
（三）模拟乘法器
在检测电路中，同步解调电路是决定整个检测电路性能的关键。有很多器件如AD630、AD835等都能实现同步解调的功能，但由于AD835具有高精度、高带宽以及连接简单等优点，我们选用了模拟乘法器AD835。
三、结论
微机械陀螺的接口电路是决定微机械陀螺性能的关键因素，因此，对接口电路的研究至关重要。本文从工作原理、传输函数和稳定性等方面对接口电路进行了分析，并介绍了接口电路中所用到的几种关键器件。理论分析和实验表明，我们的驱动电路是稳定的，检测电路是可行的。
参考文献：
[1]凌林本，李滋刚，周百令，熊正南.硅微机械陀螺传感器信号的检测方法.中国惯性技术学报.1999.12
[2]李昕欣.硅多层微机械结构的无掩模腐蚀技术和硅微机械振动式陀螺的研究.复旦大学.1997.11.
[3]熊斌.栅结构微机械振动式陀螺.中国科学院上海微系统与信息技术研究所.2000.11.1
[4]黄小振. 电容式振动微机械陀螺借口电路的设计、模拟和测试.2001.2.
一、陀螺接口电路工作原理
（一）陀螺驱动电路的工作原理
本文所讨论的陀螺采用电磁驱动，其原理是在陀螺周围设置一条由一块具有很强磁性的永久磁铁构成的磁路，这一磁路在垂直于陀螺驱动振动方向产生一个稳定的静磁场，在驱动质量块振动的一个小的区域，这一磁场可以认为是均匀的。在驱动质量块上采用蒸铝的办法制作一条驱动导线，那么当在驱动导线上加一个驱动电流时，驱动导线将会受到洛伦兹力的作用。由于驱动导线是采用蒸铝的方法在驱动质量块上制作的，所以驱动导线和驱动质量块是一体的。下图为驱动电路工作原理图
（二）陀螺检测电路的工作原理
本文所讨论的陀螺的检测方式为电容检测。电容检测方法有很多种，比如开关电容检测法、充放电流法、电容频率转换方法、电容相位检测方法、D-S法、A-D转换法、PWM法等等；由于陀螺检测电容的一些特殊性质，首先需要测量的是简谐变化电容的幅度，并且这个幅度很小，电容变化的幅度大约是静态电容的几千分之一，静态时检测电容的大小大约为5 pF，需要检测的电容幅度大约为10aF，这么微小的电容变化用以上的方法很难实现；而且，由于陀螺驱动信号对检测电极的耦合，耦合的信号与检测电容变化的频率相同，两个信号难以区分。所以，在检测电容的电路中采用了载波调制方法测量电容，把电容的变化转化成高频信号的幅度变化；这种方法可以去除陀螺驱动信号对检测电极耦合的低频信号，而且通过对高频信号的同步检波可以检测微小电容变化。我们在检测电容极板上加了1MHz的载波对信号进行幅度调制，在用积分器检出信号并经过放大和滤波以后，采用同步解调的方法对1MHz的载波进行卸载。由于角速度信号经过了驱动速度的调制，所以在卸载了1MHz载波以后，还需要再经过一次同步解调才能得到角速度信号。另外，为了提高陀螺的工作带宽和线性度，检测电路采用力平衡方式，这就需要将卸载了1MHz载波以后的信号经过移相以后反馈到电容极板上。
二、关键器件选用
在陀螺接口电路中，需要用到一些关键器件，这些器件的正确使用对提高接口电路的性能至关重要，下面介绍几个主要的器件。
（一）波形发生器
在驱动电路中，需要发生一个与驱动模态的固有频率（2kHz）相同的信号来驱动质量块；在检测电路中，需要发生一个1MHz的载波信号。这就需要用到波形发生电路。单片集成的波形发生电路有ICL8038、MAX038等，其中MAX038具有比较优越的性能，因此我们选用了这一器件作为波形发生器。
（二）可调增益放大器
在驱动电路中，为了维持质量块的稳幅振动，需要通过速度反馈电压来控制驱动电流的大小，我们采用AD603来完成这一工作。AD603是一个高精度的可控增益放大器，它可以通过反馈信号与参考信号的差值来控制输入信号的放大倍数。其管脚连接如下图：
（三）模拟乘法器
在检测电路中，同步解调电路是决定整个检测电路性能的关键。有很多器件如AD630、AD835等都能实现同步解调的功能，但由于AD835具有高精度、高带宽以及连接简单等优点，我们选用了模拟乘法器AD835。
三、结论
微机械陀螺的接口电路是决定微机械陀螺性能的关键因素，因此，对接口电路的研究至关重要。本文从工作原理、传输函数和稳定性等方面对接口电路进行了分析，并介绍了接口电路中所用到的几种关键器件。理论分析和实验表明，我们的驱动电路是稳定的，检测电路是可行的。
参考文献：
[1]凌林本，李滋刚，周百令，熊正南.硅微机械陀螺传感器信号的检测方法.中国惯性技术学报.1999.12
[2]李昕欣.硅多层微机械结构的无掩模腐蚀技术和硅微机械振动式陀螺的研究.复旦大学.1997.11.
[3]熊斌.栅结构微机械振动式陀螺.中国科学院上海微系统与信息技术研究所.2000.11.1
[4]黄小振. 电容式振动微机械陀螺借口电路的设计、模拟和测试.2001.2.