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硅微陀螺仪(SMG)是一种利用哥氏效应来检测物体角速度的惯性器件,广泛应用于姿态定位、导航控制等领域。在硅微陀螺的检测电路研究方面,基于带通Sigma-delta调制器(SDM)所设计的闭环检测电路可以使陀螺具有数字化输出并且有效抑制带宽内的量化噪声,而且闭环的特性可以有效消除机械加工误差带来的检测输出误差、提高闭环检测环路带宽,是目前国内外很多相关机构研究的热点。因为其SDM环路难以明确、环路参数难以获取,而国外对此研究比较成熟的机构又对相关技术进行保密,因此有必要对硅微陀螺机电结合带通SDM闭环检测方法有一个比较深入的研究,对此本文作了以下工作。首先对Sigma-delta调制器的基本原理进行了研究,针对陀螺的结构形式对SDM环路结构进行了初步选择,放弃了级联和多位量化的方式,选择了单环和一位量化的方式来设计整个闭环检测电路。其次从陀螺敏感结构的离散化形式入手,对各种可行的离散时间SDM环路结构进行了理论分析,得出单环CRFF结构是建立硅微陀螺机电结合带通SDM闭环检测环路最为理想的结构。再根据陀螺结构的的具体参数,以带通、带宽、量程、分辨率等为约束条件,结合离散时间SDM设计工具Dstoolbox,获取了适用于陀螺的离散时间SDM闭环结构的环路参数。最终利用等价设计的原则完成了从离散时间SDM到机电结合SDM的转换,建立了一套完整的机电结合带通SDM闭环检测环路的设计流程。然后针对陀螺具体的结构和参数将整个机电结合带通SDM闭环检测环路从功能上进行了分解以及对环路参数进行了调整,并在Simulink中进行了仿真,验证了方案的可行性,对后续硬件电路的实现提供了设计基础。最后进行了基于Sigma-delta的陀螺闭环检测电路的设计和实验验证,包括硬件电路的设计与制板,FPGA中的Verilog代码的编写以及实验的调试、观测与数据的采集,并对所获取的闭环结构和参数在实际硬件中进行了验证。最终通过对一位量化输出结果进行功率谱密度(PSD)分析,可以看到所设计的陀螺机电结合SDM闭环检测电路具有明显的噪声整形功能,在信号带宽处量化噪声被抑制,测试结果显示在带宽内的噪声水平约为-70dBV/Hz1/2到-80dBV/Hz1/2。满幅量程200°/s输入的时候,一位量化输出信噪比约为70dB,有效位数约为11.33位。