基于带通调制器的微机械陀螺检测模态电路设计.pdf

《基于带通调制器的微机械陀螺检测模态电路设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于带通调制器的微机械陀螺检测模态电路设计DESIGNOFSENSEMODECIRCUITFORMICROMECHANICALGYROSCOPEBASEDONSIGMA-DELTABANDPASSMODULATOR王野哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN492学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于带通调制器的微机械陀螺检测模态电路设计硕士研究生：王野导师：尹亮副教授申请学位：工学硕士学科：微电子学与固体电子学所在单位：微电子科学与技术系答辩日期：2018年6月授予学位

2、单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN492U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNOFSENSEMODECIRCUITFORMICROMECHANICALGYROSCOPEBASEDONSIGMA-DELTABANDPASSMODULATORCandidate：YeWangSupervisor：AssociateProf.LiangYinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringS

3、peciality：MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAffiliation：Dept.ofMicroelectronicsScienceandTechnologyDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要微机械陀螺作为微机电系统（Micro-Electro-MechanicalSystems，简称MEMS）传感器中的一个重要分支，

4、其性能随着集成电路工艺的发展不断提升，在军用和民用领域都扮演着重要的角色。作为微机械陀螺中的重要组件，陀螺接口电路的主要研究方向是集成化、数字化，相比于模拟接口电路，集成化的数字接口电路可以减少芯片外围器件，降低寄生参数影响，提高系统稳定性和精度。Sigma-DeltaADC（AnalogtoDigitalConverter）在低速高精度数字化输出的陀螺接口电路中被广泛应用，本文设计了基于带通Sigma-Delta调制器的微机械陀螺检测模态电路。论文首先对接口电路的工作原理进行分析，确定检测模态接口电路的结构。电路中使用带通Si

5、gma-Delta调制器实现模拟信号到数字信号的转换，采用自锁定时钟技术提供系统时钟，可与不同驱动频率的陀螺进行连接。检测模态电路中的主要电路模块包括带通Sigma-Delta调制器，锁相环电路，C/V变换电路和数字降采样滤波器。文章对调制器中的非理想因素和噪声源进行了定量理论分析，利用Matlab完成四阶单环反馈Sigma-Delta带通调制器系统级模型的设计与仿真，验证理论分析结果。采用0.35umCMOS工艺完成了带通Sigma-Delta调制器、锁相环、C/V变换电路的电路设计与仿真、版图绘制、后仿真验证，完成数字抽取滤

6、波器的前端设计。仿真环境中，电源电压为5V，输入频率为10kHz、幅度为-9.5dBFs的信号，后仿真结果显示检测模态电路解调前的信噪比为93.80dB（带宽100Hz），解调后为96.45dB（带宽50Hz），动态范围为101dB，1Hz动态范围为110dB，达到了本课题的指标要求。关键词：陀螺接口电路；Sigma-Delta带通调制器；C/V变换电路；锁相环-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsanimportantbranchofMEMS(MicroElectro-MechanicalSystems)se

7、nsors,micromachinedgyroscopeshavecontinuouslyimprovedtheirperformancewiththedevelopmentofintegratedcircuittechnologyandhaveplayedanimportantroleinbothmilitaryandcivilianapplications.Asanimportantcomponentofthemicromachinedgyro,themainresearchdirectionofthegyrointerfa

8、cecircuitistheintegrationanddigitization.Comparedwithanaloginterfacecircuits,integrateddigitalinterfacecircuitscanreducetheperipher