微機械陀螺中全差分放大器的研究.pdf

1、硅微機械陀螺是一種新型的慣性器件,它在軍事應用和民用方面都有著廣闊的發(fā)展和應用前景。本文首先分析了振動式微機械陀螺的工作原理,在哈工大MEMS中心原有微陀螺ASIC電路的基礎上,將單端檢測改進為差分檢測,并設計了自激驅動電路中的重要模塊跨阻放大器。針對單端檢測電路存在對共模噪聲抑制能力差,對微小電容變化信號的檢測能力差,本文提出一種適合電容檢測型微機械陀螺的差分檢測電路,以克服以上缺點,提高電路及系統(tǒng)的整體性能。其中,積分器電路作為檢測

2、電路的前級,其噪聲對于整體電路的分辨率影響很大。在本設計中積分器采用折疊式共源共柵全差分運放(具有高速的共模反饋),抑制了共模噪聲,檢測靈敏度是單端的二倍。檢測電路中的一級低通濾波器采用R-MOSFET-C二階全差分式,與單端檢測電路中的有源RC濾波器(電阻為無源)相比,對工藝條件的敏感度不高,同時具有較高的線性度。經仿真,響應曲線與后者的基本吻合,截止頻率為13.5kHz,在載波頻率處衰減41.01dB。自激驅動中的跨阻放大器是將驅動

3、模態(tài)上檢測電容檢測的變化電流轉化為電壓信號,并要有合適的增益以放大檢測的驅動信號。本設計的跨阻放大器由折疊式共源共柵全差分放大器和可選擇的反饋電阻組成。可選擇反饋電阻是由MOS開關和工作在線性區(qū)的MOS電阻組成,通過外加電壓控制MOS開關實現(xiàn)了在跨阻放大器這一級的電路放大倍數(shù)的可調性。經Hspice仿真,在輸入角速度為1o/s,單端檢測的檢測靈敏度為7.25mV/o/s。采用差分檢測后,其檢測靈敏度15.82mV/o/s,較好地提高了檢