[发明专利]自时钟数字式微机械陀螺ΣΔM闭环检测电路系统

说明书

本发明提供一种自时钟数字式微机械陀螺∑△M闭环检测电路系统，包括：微机械陀螺仪、前置接口放大电路、多位模数转换器组件、FPGA、多位数模转换器、反馈开关及自时钟模块。本发明的自时钟数字式微机械陀螺∑△M闭环检测电路系统具有较高的自适应性、通用性和一致性。

技术领域

本发明设计一种微机械轮式角振动陀螺仪的闭环力反馈检测电路，特别涉及一种自时钟数字式微机械陀螺ΣΔM(Sigma-Delta Modulator)闭环检测电路系统。

背景技术

微机械轮式角振动陀螺仪是一种用来测量物体相对于惯性空间转角或角速度的装置，通过驱动模态和敏感模态之间的科氏力(Coriolis force)耦合作用实现角速率信号检测，而科氏力大小与陀螺惯性转动惯量(质量)、驱动模态振动速率成正比。因此，微机械陀螺接口电路系统中的信号处理精度与陀螺结构参数、微机械陀螺驱动模态振动速率之间有着非常强的相关性。

参考“Electromechanical Sigma-Delta Modulators(ΣΔM)Force FeedbackInterfaces for Capacitive MEMS Inertial Sensors:A Review”文中所述，基于ΣΔM调制器原理的微机械陀螺闭环检测电路系统，不仅具有科氏力反馈闭环控制的诸多优点，而且还能直接完成模数转换，输出数字式信号。微机械陀螺Sigma-delta Modulator(ΣΔM闭环检测电路系统的实现方式有两种，即模拟连续域(CT)实现方式和数字离散域(DT)实现方式。模拟连续域ΣΔM(CT-ΣΔM)闭环检测电路采用模拟器件实现，则不可避免存在由于模拟器件参数误差导致的系统性能下降等问题；数字离散域ΣΔM(DT-ΣΔM)闭环检测电路采用数字逻辑实现方式可集成于数字IC或者FPGA中，尽管在灵活性、稳定性和误差特性等方面有较大提高，但是随着微机械陀螺结构的日益复杂以及性能要求的进一步提高，传统的高精度微机械陀螺仍然需要其他额外的信号处理技术来辅助提高陀螺精度，例如陀螺校准技术、温度补偿技术和陀螺热启动等，因此降低了陀螺接口检测电路的自适应性、通用性和一致性，是制约高精度微机械陀螺仪产业化的一个重要因素。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种简单容易实现、稳定性好、可移植性强的自时钟数字式微机械陀螺ΣΔM闭环检测电路系统，用于解决现有技术中硅微机械陀螺数字式电路系统在稳定性、自适应性和通用性等方面的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自时钟数字式微机械陀螺ΣΔM闭环检测电路系统，所述自时钟数字式微机械陀螺ΣΔM闭环检测电路系统包括：

微机械陀螺仪，用于于驱动模态产生驱动电容信号及于敏感模态产生敏感电容信号；

前置接口放大电路，与所述微机械陀螺仪相连接，用于将所述驱动电容信号转换成驱动电压信号，并将所述敏感电容信号转换成敏感电压信号；

多位模数转换器组件，与所述前置接口放大电路相连接，用于将所述驱动电压信号转换成驱动数字量化信号，并将所述敏感电压信号转换成敏感数字量化信号；