电容式微机械陀螺双环路闭环驱动电路研究.pdf

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1、第23卷第10期传感技术学报Vol_23No．102010年lO月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．20l0TheResearchontheDualClosed-LoopDrivingCircuitsforMicro-MachinedGyroscopeⅣXiaoyun，LEILonggang，WANGGuanshi(MEMSCenter，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Inordertoimprovementthedetectionsensit

2、ivityformicro—machinedgyroscope，Studyingonthedrivingcircuitsofthemicro．machinedgyroscopethedualclosed-loopdrivingschemeformicro—machinedgyroscopeispro—posed，basedontheanalysisofthephasetheoryandamplitudetheory，andtheschemeisverifiedbyusingSimu—linkmode1．Therelatedcircuitshavealsobeenim

3、plemented．ConsideringthecharacteristicsofPhase-LockedLoop(PLL)，PLLisappliedtoadjustthefrequencyofdrivingsignalinaccordancewiththeresonantfrequencyinthedrivingmode；theamplitudecontrolincludespeakdetector，DCcomparatorandVariableGainAmplifier(VGA)toachievetheconstantamplitude．Thesimulatio

4、nresultsshowthat，settingtimeofstableoscillationisat45msandthestableoscillationfrequencyis2．7553kHz．Thefrequencydifferencebetweendrivingfrequencyandresonantfrequencyisonly0．1Hz．Frequencyjitteris0．056563Hz．Comparedwiththetraditionalclosed—loopdrivingcir—cuits，settingtimeofthedualclosed—l

5、oopdrivingcircuitsshorten30．77％．Thefrequencyjitteris32．72％oftheAGCclosed—loopdrivingcircuitsformicro—machinedgyroscope，thedualclosed—loopdrivingcircuitsformicro—ma—chinedgyroscopeimprovedthequalityofthedrivingsigna1．Soitissignificativefortheimprovementofthedetec—tionsensitivityformicro

6、—machinedgyroscope．Keywords：dualclosed—loopdriving；micro—machinedgyroscope；PLL；VGA；simulinkEEACC：7630：1250doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．10．018电容式微机械陀螺双环路闭环驱动电路研究谭晓昀，雷龙刚，王冠石(哈尔滨工业大学MEMS中心，哈尔滨150001)摘要：为了提高微机械陀螺系统的检测灵敏度，对微机械陀螺系统的驱动电路进行了研究。分析了微陀螺闭环驱动系统理论，基于此提出一种双环路闭环驱动方法，并且利用数学工具simul

7、ink建立系统模型，验证此方法的可行性，最后设计完成相应电路。此方法引入锁相环实现闭环驱动电路的稳频控制；采用自动增益控制器(AGC)实现恒幅控制。利用Hspice完成电路级仿真。结果表明，微机械陀螺双环路闭环驱动电路建立稳定振荡的时间为45Ins，稳定振荡频率为2．7553KHz，频率偏差为0．1Z，频率抖动为0．056563Hz。相对于传统的AGC闭环驱动电路，此闭环驱动电路建立稳定振荡时间缩短了30．77％，频率稳定性是传统AGC闭环驱动电路的32．72％。微机械陀螺环路闭环驱动电路提高驱动信号性能，对于微机械陀螺检测灵敏度的提高有着重要意义。关键词：双环