由于微机械陀螺仪具有体积小、低功耗的优点,其在航空、航天和航海领域具有广阔的应用和发展前景。随着科学技术的发展,微机械陀螺正逐步具有集成化、高性能的特点。通过数字化和专用集成电路技术可以高信号控制电路的集成度从而充分发挥微机械陀螺的优点。微机械陀螺驱动系统一般采用闭环驱动,而闭环驱动系统又分为模拟闭环驱动系统和数字闭环驱动系统。其中,闭环驱动控制包括了相位控制和幅度控制。模拟闭环驱动系统采用分立的模拟器件来实现闭环电路。模拟器件长时间工作会老化、衰减从而导致模拟电路的参数偏移其正常值甚至无法正常使用。锁相环是闭环驱动系统的重要组成部分,负责相位控制。模拟锁相环中的环路滤波器需要保持环路的稳定性并且会受到温度和器件老化的影响,因此非常难设计。而有的数字环路滤波器需要采用大量的标准器件来实现较大的门延时,会造成芯片面积的浪费。自动增益控制在闭环驱动系统中也占据重要地位,它负责幅度控制。用模拟电路来实现的自动增益控制涉及到大范围的信号放大、需要高增益和宽带宽的内部放大器,这样会不可避免的造成功耗过大。针对上述缺点,本文出了一种基于数字锁相环和自动增益控制方法分别控制驱动频率和振荡幅度的微机械陀螺仪数字闭环驱动系统。首先用数字电路来实现控制功能的锁相环有固定的代码、固定的参数和固定的响应并且不会因为温度和器件老化而发生改变。因此,可以解决模拟锁相环面临的温度变化和器件老化带来的问题。其次,本文设计的数字锁相环采取可逆计数器来代替大量的标准器件。这样不仅可以使得设计更加简单并且减少了芯片面积的浪费。最后,数字自动增益控制采用简单的组合逻辑和代码的移位运算来代替大范围的信号放大。这样便不需要高增益、宽带宽的运算放大器,使得设计简单且减少功耗。本文设计的微机械陀螺仪数字闭环驱动系统先是在modelsim平台上进行仿真验证,之后在Xilinx FPGA实现,对设计的硅微陀螺仪数字驱动电路进行性能测试,主要针对硅微陀螺仪的几个重要性能参数进行测试分析。实验结果显示,线性度达到-74.375dB,零偏稳定性达到43.659°/h,总体达到设计要求。