【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测控，尤其涉及一种用于电容式硅微谐振陀螺的时分复用和过采样测控电路。
技术介绍
1、基于哥氏力耦合原理的谐振陀螺闭环力反馈测控系统通常由三个控制回路组成：(1)用于驱动回路谐振子谐振频率自动跟踪的锁相环；(2)用于调节驱动回路振幅的自动增益控制；(3)用于抑制检测通道耦合振动的闭环力反馈控制。由于环境温度变化影响谐振器的品质因数，自动增益控制环节会自动调节驱动信号的幅值，以保持初始驱动通道振幅稳定不变。陀螺的零偏稳定性是体现陀螺性能的最重要指标。正交误差、频率失配以及信号耦合等都是影响陀螺零偏稳定性的重要因数。由于驱动信号和检测信号之间存在电耦合，导致实际振动检测信号上电耦合部分随温度变化而改变，从而导致陀螺的零位漂移。除此以外，驱动信号耦合到振动位移检测信号还会影响锁相环的谐振频率锁定范围，降低测控系统的稳定性。使用分立电子器件构成的陀螺测控系统可以优化pcb电路布局减少电信号之间的耦合，但不能完全消除其影响。陀螺测控系统的asic由于电路尺寸和间隔显著减少、电耦合现象显著增加，导致的零位漂移会尤为突出。通过优化电路布局来减少电信号耦合的效果有限，在时域上将驱动和检测信号隔离，最大限度地消除电耦合对陀螺稳定性性能的影响更为有效和必要。
2、然而，现有技术中尚没有有效的方式来解决驱动信号和检测信号之间的电耦合问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于电容式硅微谐振陀螺的时分复用和过采样测控电路，能够解决现有技术中的技术问题。
2、本专利
3、对于陀螺的检测通道，陀螺的检测通道的输出信号经所述检测通道放大器处理后输出检测通道振动位移检测信号ps，控制所述陀螺的第二驱动电极接地，检测通道振动位移检测信号ps经所述检测通道模数转换器转换为检测通道数字信号输出至所述数字控制单元，所述数字控制单元对所述检测通道数字信号进行处理得到检测通道正弦力反馈信号，检测通道正弦力反馈信号经所述检测通道数模转换器转换为检测通道模拟信号，检测通道模拟信号经所述检测通道滤波器滤波后得到滤波后的检测通道正弦力反馈信号pd，控制所述陀螺的第二驱动电极连接检测通道滤波器，滤波后的检测通道正弦力反馈信号pd施加至所述陀螺的第二驱动电极；
4、对于陀螺的驱动通道，陀螺的驱动通道的输出信号经所述驱动通道放大器处理后输出驱动通道信号ss，控制所述陀螺的第一驱动电极接地，驱动通道信号ss经所述驱动通道模数转换器转换为驱动通道数字信号输出至所述数字控制单元，所述数字控制单元对所述驱动通道数字信号进行处理得到驱动通道正弦激励信号，驱动通道正弦激励信号经所述驱动通道数模转换器转换为驱动通道模拟信号，驱动通道模拟信号经所述驱动通道滤波器滤波后得到滤波后的驱动通道正弦激励信号sd，控制所述陀螺的第一驱动电极连接驱动通道滤波器，滤波后的驱动通道正弦激励信号sd施加至所述陀螺的第一驱动电极。
5、优选地，检测通道振动位移检测信号ps和驱动通道信号ss在一个周期内被采样n次，检测通道正弦力反馈信号和驱动通道正弦激励信号在一个周期内被关断n次。
6、优选地，n的取值为32或64。
7、优选地，所述数字控制单元包括解调器demo、锁相环pll、自动增益控制器agc、力反馈控制器ftr、数字控制振荡器nco和调制器mod。
8、优选地，所述数字控制单元采用直接数字频率综合法生成检测通道正弦力反馈信号和驱动通道正弦激励信号，所述数字控制单元还包括相位累加器，通过所述相位累加器控制所述驱动通道模拟开关s_pd的切换和所述检测通道模拟开关s_sd的切换。
9、优选地，所述相位累加器采用32位相位累加器。
10、优选地，所述驱动通道滤波器和所述检测通道滤波器为低通滤波器。
11、通过上述技术方案，可以使用时分复用和相应的过采样技术将驱动信号和振动位移检测信号在时域上隔离，对硅微谐振陀螺测控系统有以下至少三方面的有益效果:1、可以减少由于驱动信号耦合到振动检测信号导致的陀螺零位漂移；2、消除信号耦合对谐振频率下振动响应信号相位的影响，提高锁相环的频率锁定范围以及整个陀螺测控系统的稳定性；3、采用同步过采样技术提高振动检测信号的分辨率和信噪比，提高陀螺角率输出噪声性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于电容式硅微谐振陀螺的时分复用和过采样测控电路，其特征在于，该电路包括前置放大器单元、模数转换单元、反相器、数字控制单元、数模转换单元、滤波器单元和模拟开关单元，所述前置放大器单元与陀螺连接，所述前置放大器单元包括驱动通道放大器和检测通道放大器，所述模数转换单元包括驱动通道模数转换器和检测通道模数转换器，所述数模转换单元包括驱动通道数模转换器和检测通道数模转换器，滤波器单元包括驱动通道滤波器和检测通道滤波器，所述模拟开关单元包括驱动通道模拟开关S_PD和检测通道模拟开关S_SD，所述数字控制单元通过所述反相器控制所述驱动通道模拟开关S_PD的切换和所述检测通道模拟开关S_SD的切换，所述驱动通道模拟开关S_PD用于控制陀螺的第一驱动电极连接驱动通道滤波器或控制陀螺的第一驱动电极接地，所述检测通道模拟开关S_SD用于控制陀螺的第二驱动电极连接检测通道滤波器或控制陀螺的第二驱动电极接地，
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，检测通道振动位移检测信号PS和驱动通道信号SS在一个周期内被采样N次，检测通道正弦力反馈信号和驱动通道正弦激励信号在一个周期内被关断N
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，N的取值为32或64。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述数字控制单元包括解调器DEMO、锁相环PLL、自动增益控制器AGC、力反馈控制器FTR、数字控制振荡器NCO和调制器MOD。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述数字控制单元采用直接数字频率综合法生成检测通道正弦力反馈信号和驱动通道正弦激励信号，所述数字控制单元还包括相位累加器，通过所述相位累加器控制所述驱动通道模拟开关S_PD的切换和所述检测通道模拟开关S_SD的切换。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述相位累加器采用32位相位累加器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电路，其特征在于，所述驱动通道滤波器和所述检测通道滤波器为低通滤波器。
...【技术特征摘要】
1.一种用于电容式硅微谐振陀螺的时分复用和过采样测控电路，其特征在于，该电路包括前置放大器单元、模数转换单元、反相器、数字控制单元、数模转换单元、滤波器单元和模拟开关单元，所述前置放大器单元与陀螺连接，所述前置放大器单元包括驱动通道放大器和检测通道放大器，所述模数转换单元包括驱动通道模数转换器和检测通道模数转换器，所述数模转换单元包括驱动通道数模转换器和检测通道数模转换器，滤波器单元包括驱动通道滤波器和检测通道滤波器，所述模拟开关单元包括驱动通道模拟开关s_pd和检测通道模拟开关s_sd，所述数字控制单元通过所述反相器控制所述驱动通道模拟开关s_pd的切换和所述检测通道模拟开关s_sd的切换，所述驱动通道模拟开关s_pd用于控制陀螺的第一驱动电极连接驱动通道滤波器或控制陀螺的第一驱动电极接地，所述检测通道模拟开关s_sd用于控制陀螺的第二驱动电极连接检测通道滤波器或控制陀螺的第二驱动电极接地，
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，检测通道振动...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡终须，杜江潮，申燕超，刘飞，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。