一种振动式硅微机械陀螺正交误差闭环补偿电路

摘要

本发明公开了一种振动式硅微机械陀螺正交误差闭环补偿电路，陀螺检测信号经放大和滤波后分两路进入同步解调电路：一路由锁相环产生的参考信号进行解调，经低通滤波后得角速度信号；另一路由锁相环产生的参考信号相移90度后进行解调，经低通滤波后，提取出检测信号中的正交误差信号的电压幅值并经过积分电路得到反馈控制电压；该电压经过单双转换电路，被驱动检测电容调制到驱动频率上，产生反馈电流补偿检测轴方向上的正交位移电流，进而消除检测信号中的正交误差量，最终得到纯净的角速度。本发明通过反馈补偿微陀螺检测轴方向上的正交位移电流的方法来消除角速度检测环路中的正交误差量，实现了振动式硅微机械陀螺正交误差的高精度闭环补偿。

主权项

一种振动式硅微机械陀螺正交误差闭环补偿电路，其特征是，微机械陀螺传感器检测位移电流i(t)表示为正交位移电流i_quad(t)和科氏力位移电流i_coriolis(t)的线性相加：i(t)=i_quad(t)+i_coriolis(t)=i_quad*sin(ω_dt)+i_coriolis*Ω_Z*cos(ω_dt)    （1）其中，i_quad是i_quad(t)的幅值；i_coriolis是i_coriolis(t)的幅值；ω_d为驱动谐振频率，t为时间，Ω_Z为角速度；设Y为检测轴方向，X¹为驱动轴方向，两者偏离垂直方向的角度为β；当质量块M受到静电驱动力Fsin(ω_dt)在X¹方向谐振后，如果同时以角速度Ω_Z绕Z轴旋转，则M因受科氏力作用而在Y¹方向谐振，则Y¹与检测轴Y偏离角度为β；陀螺检测位移电流i(t)经过电荷放大器、多级线性放大电路后，经中心频率为驱动谐振频率ω_d的带通滤波电路滤波，滤波后的电压vin(t)分两路进入同步解调电路：其中一路由锁相环产生的参考信号进行解调，该参考信号的相位与驱动模态信号相差90度，经过低通滤波后得角速度Ω_Z；另一路由锁相环产生的与驱动模态同频同相位的参考信号进行解调，经低通滤波后，提取出电压vin(t)中正交误差信号的电压幅值并经过积分电路得到反馈控制电压V_quad；该电压经过单双转换电路，被驱动检测电容调制到频率sin(ω_dt)上，反馈补偿检测轴Y方向上的正交位移电流，进而消除电压vin(t)中的正交误差电压量，最终解调得到纯净的角速度。