硅陀螺具有体积小、低功耗、低成本、高精度和高可靠性等特点,作为核心器件在战术武器系统中得到了广泛的应用。硅陀螺接口ASIC是实现硅陀螺系统高度集成的关键技术之一。硅陀螺接口ASIC的数字化能够实现硅陀螺的高精度数字修正和补偿,从而有效地提高器件性能。同时接口电路数字化也是传感器技术发展的必由之路,因此硅陀螺数字输出接口ASIC的研究具有重要的意义和应用价值。高精度硅陀螺数字输出接口ASIC研究存在的主要问题有:硅陀螺敏感结构参数随环境温度的变化,影响了驱动环路的稳定性,使得硅陀螺系统的全温区偏置稳定性变差,目前缺乏此方面的研究报导;在硅陀螺数字输出接口电路的噪声研究中,现有的电荷放大器噪声模型尚不完善,接口电路的低噪声特性仍有提高空间;目前硅陀螺数字输出接口ASIC芯片中,哥氏信号数字解调电路模块结构复杂,硬件消耗过高,难以实现硅陀螺数字输出接口电路的高度集成。本文根据数字硅陀螺系统的工作原理,建立了硅陀螺数字输出接口电路的系统模型。在此基础上,针对硅陀螺数字输出接口电路存在的主要问题,开展了深入的研究。通过对驱动环路模型中敏感结构闭环自激回路的分析,建立了驱动环路的温度稳定性模型。通过模型仿真得到了温度、驱动环路中电路参数和驱动环路稳定性的关系,并通过实验验证了该模型的正确性。利用该模型的仿真结果指导驱动环路中电路设计,硅陀螺的全温稳定性提高了三倍。电路分析发现,传统的电荷放大器噪声模型忽略了前级的寄生电容效应,导致模型预测的噪声小于实际噪声。考虑该电容效应后,重新对电荷放大器进行噪声分析,建立了新的电荷放大器噪声模型。利用新模型仿真得到电路参数与噪声的关系来指导电路设计。实验数据表明,实际噪声与该模型的偏差仅为3%,远小于传统模型15%的偏差值。采用新的电荷放大器模型优化电路的低噪声特性,电荷放大器输出信号的噪声密度降低了60.3%。传统哥氏信号数字解调通过两路模数转换器,将驱动电压和哥氏信号数字化,并在数字域滤波后进行乘法运算完成数字解调,这导致模数转换模块和数字滤波器的数量过多,电路结构比较复杂。提出一种新的电路结构对该模块进行简化,采用带通Σ-Δ调制器和锁相环结构实现。新结构使用锁相环为带通Σ-Δ调制器提供时钟信号和解调信号,只对哥氏信号进行数字化且不需要经过数字滤波器即可完成数字解调,在保证原有性能的基础上,减少了一个模数转换器和两个数字滤波器硬件消耗,显著提高了接口电路的集成度。在上述研究成果的基础上,设计了一款新式硅陀螺数字输出接口ASIC。采用0.35μm的BCD工艺进行电路仿真、版图设计、后仿真验证和流片,芯片面积为4.8mm×5.0mm。硅陀螺数字输出接口ASIC与北京大学的硅陀螺敏感结构结合进行整机测试,实现了0.0015°/s/Hz1/2的噪声密度,0.0042%的非线性度,0.5°/h（1σ）的偏置稳定性,10°/h（1σ）的全温稳定性。研制的硅陀螺数字输出接口ASIC具有高精度、高集成和高全温稳定性和数字补偿等优势,可用于偏置稳定性为0.5°/h的高精度硅陀螺,对其他种类陀螺数字输出接口ASIC的研究也具有参考价值。