[實用新型]微機械陀螺儀閉環驅動自動增益控制電路

有效

• 申請號: 201220655211.5
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN203014748U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 鄭泉智;潘華兵;陳燦鋒
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H03G3/20
• 分類號: H03G3/20;H03L7/099
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型涉及微機械陀螺儀驅動信號處理技術，尤其涉及一種微機械陀螺儀閉環驅動自動增益控制電路。

背景技術

為了提高微機械振動陀螺儀輸出信號的靈敏度，通常要求驅動電壓的頻率與陀螺儀驅動模態的諧振頻率相一致。微機械陀螺儀驅動方式分為開環驅動和閉環驅動。采用開環驅動方式，存在兩個問題：一是由于加工工藝和加工誤差的影響，同一設計結構、同一硅片上制作的陀螺儀，其驅動模態的諧振頻率各不相同，對一批陀螺必須通過掃頻方式逐一進行諧振頻率的測量，來確定驅動電壓的頻率；二是對于某一特定陀螺儀，溫度和氣壓變化及器件老化等原因都會引起其驅動模態的諧振頻率發生變化。盡管頻率變化可能較小，但由于陀螺儀的品質因數通常比較大，因此會造成輸出信號偏移較大，降低測量精度。而閉環驅動電路能夠實時追蹤微機械振動陀螺儀驅動模態諧振頻率的變化，及時調整驅動電壓的頻率和幅度，從而提高陀螺儀輸出信號的靈敏度。

因此，業界常用閉環驅動的方式下，陀螺儀振動頻率能夠實時自動跟蹤驅動模態的固有頻率，陀螺儀測量精度更高，穩定性更好，因此閉環驅動方式具有更好的發展前景。

本實用新型提供一種微機械陀螺儀閉環驅動的幅度控制電路，以穩定陀螺儀驅動信號幅度，提高陀螺儀測量精度。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種微機械陀螺儀閉環驅動自動增益控制電路，以穩定陀螺儀驅動信號幅度，提高陀螺儀測量精度。

為解決上述問題，本實用新型提供一種微機械陀螺儀的閉環驅動自動增益控制電路，包括：頻率檢測鎖相環路，接收并根據所述微機械陀螺儀的振動差分信號，輸出時鐘信號；幅度控制電路，接收所述微機械陀螺儀的振動差分信號和參考信號，所述幅度控制電路對所述微機械陀螺儀的振動差分信號進行峰值檢測，并將峰值檢測結果與參考信號進行比較并處理后，輸出增益控制信號，其中所述幅度控制電路依次包括峰值檢測模塊、加法模塊、增益電路模塊、差分轉單端電路及低通濾波器；其中所述峰值檢測模塊接收并根據所述微機械陀螺儀的振動差分信號和所述時鐘信號，獲得并輸出峰值差分信號；所述加法模塊接收所述峰值差分信號和參考信號，并將所述峰值差分信號和參考信號進行比較后，獲得并輸出比較差分信號；以及所述增益電路模塊接收所述比較差分信號和所述時鐘信號，輸出增益差分信號，所述差分轉單端電路接收所述增益差分信號和所述時鐘信號，輸出具有帶外噪聲信號的增益控制信號，低通濾波器接收所述具有帶外噪聲信號的增益控制信號和所述時鐘信號，濾除噪聲信號后輸出增益控制信號；以及可變增益放大電路，接收所述微機械陀螺儀的振動差分信號和所述增益控制信號，并根據所述增益控制信號輸出驅動差分信號至所述微機械陀螺儀，以使所述微機械陀螺儀保持穩定恒幅振蕩狀態。

進一步的，所述峰值檢測模塊、加法模塊與增益電路模塊組成的開關電容電路包括：兩個輸入端，兩個輸出端，由八個開關、四個電容組成的運算電路以及由一個運算放大器、兩個電容和兩個開關組成的差分電路；所述運算電路用于獲得所述振動差分信號的峰值并與所述參考信號進行比較后，獲得峰值差分信號和比較差分信號并輸出比較差分信號；所述差分電路接收并將所述比較差分信號進行增益處理后，輸出增益差分信號。

進一步的，在所述運算電路中：所述運算電路的第一輸入端接所述微機械陀螺儀的振動差分信號中一信號，且所述第一輸入端與共模電平分別接第一開關和第二開關后共同接第一電容，以采集所述微機械陀螺儀的振動差分信號中一信號的峰值，地線電平與所述參考信號分別接第三開關和第四開關后共同接第二電容，以采集所述參考信號的峰值，所述第一電容和所述第二電容共同接所述差分電路的第一輸入端；以及所述運算電路的第二輸入端接所述微機械陀螺儀的振動差分信號中另一信號，且所述第二輸入端與共模電平分別接第五開關和第六開關后共同接第三電容，以采集所述微機械陀螺儀的振動差分信號中另一信號的峰值，地線電平與所述參考信號分別接第七開關和第八開關后共同接第四電容，以采集所述參考的峰值，所述第三電容和所述第四電容共同接所述差分電路的第二輸入端；所述時鐘信號控制第一至第八開關的開啟和關閉。