金属筒形谐振陀螺的频率修调技术研究

旋转对称结构的谐振陀螺与传统的陀螺相比,具有高寿命、高稳定性、结构简单等诸多优点,然而该种陀螺在加工制造过程中产生的各种误差以及密度应力不均等缺陷,使得谐振子产生频率裂解,严重影响了陀螺性能。国内外对于频率裂解消除的技术已有一定研究,但缺乏系统化的算法指导修调过程。针对一种金属筒形谐振陀螺,推导了一套系统直观、便于指导修调过程的频率修调算法,并通过仿真验证了该算法的实用性。最后,搭建了一套基于电磁激励、声波检测的频率修调系统,按照修调算法进行了修调实验,成功将谐振子频率裂解修调至0.04Hz。

微半球谐振陀螺频率修调技术研究进展

微半球谐振陀螺是一种基于微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)工艺的高精度微陀螺,具有精度高、体积小、功耗低等显著优点,是高性能微机电陀螺的重要发展方向之一。目前,国内外报道的微半球谐振陀螺品质因数已超过500万,零偏不稳定性已达到导航级指标(0.01°/h),显示出了极大的性能潜力优势。随着微半球谐振陀螺结构尺寸与体积不断减小,其相对制造误差更加凸显,具体表现为陀螺工作模态频率裂解误差,这将直接导致陀螺输出零偏漂移与噪声增大,严重制约陀螺综合性能提升。频率修调技术是微半球谐振陀螺制造过程中的核心工艺之一,不同于传统的机械加工方法,受材料与结构尺寸限制,必须要开发新的修调工艺。介绍了多种微半球谐振陀螺的频率修调方法,对比分析了不同工艺特点,并对微半球谐振陀螺修调技术发展趋势进行了总结与展望。

基于ADC的温度自适应修调电路的设计

利用逐次逼近型A/D转换器及数字逻辑电路,设计了一种用于RTC的温度自适应晶振频率修调电路。该修调系统依据芯片所用晶体的温度特性曲线,对标称频率为32.768kHz的晶体进行随温度变化的频率调整。该电路采用CSMC0.5μm CMOS工艺,可对晶振频率进行-192.150～+192.150(×10-6)的修正,频率修调范围为±6.396Hz;在-40℃～85℃范围内,时钟精度可达到±1.525×10-6;在3.3V电压下,静态电流为13.5μA。

嵌套环式MEMS振动陀螺的静电修调算法

对于工作在n=2模态谐振结构,静电修调是一种消除频率裂解、实现模态匹配的常用方法。基于环形谐振子的刚度扰动模型,提出了一种直观而实用的修调算法。通过巧妙地近似,并将嵌套环结构的内置修调电极等效为两簇簇带负刚度的"径向弹簧",从而将单环谐振结构的理论模型成功应用于多环嵌套结构。最后通过静电修调实验对该算法进行了验证,实现了带误差谐振子的模态匹配。实验结果表明:通过该算法频率裂解从15 Hz左右被修到0.03 Hz左右。

一种低通/复数双模式滤波器的设计

从系统优化以节省面积和减小功耗的目的出发,设计了一种适用于2.4 GHz Zigbee无线收发芯片的双模滤波器电路。该滤波器采用时分复用和电路复用的方法,可工作于低通滤波和复数滤波两种模式。电路采用OTA-C 7阶巴特沃思结构,利用0.18μm CMOS工艺实现。设计中,采用基于CCO锁相环的频率修调电路,以减小滤波器频率偏差。测试结果表明,低通滤波模式时,带宽为1.45 MHz,偏移3 MHz抑制为55 dB;在复数滤波模式下,镜像抑制可达35 dB;在1.8 V电源电压下,滤波器和修正电路电流分别为0.86 mA和0.23 mA。

低功耗Zigbee收发器镜像抑制滤波器设计(英文)

分析镜像抑制和带外衰减的要求,设计了适用于2.4GHz Zigbee无线收发前端的镜像抑制滤波器。电路采用7阶巴特沃思OTA-C双二次结构,通过线性变换实现复数滤波。采用交叉耦合输入跨导器,扩大了输入线性范围。为减小滤波器频率偏差,设计了一种锁相环频率修调电路。电路利用0.18μm CMOS工艺实现。测试结果表明,复数滤波器带宽2.54MHz,镜像抑制大于35dB,偏移3.5MHz抑制超过50dB。在1.8V电源电压下电流为0.86mA。

GPS接收机镜像信号抑制

分析了GPS接收机镜像信号抑制的要求,设计应用于低中频GPS接收机的镜像抑制复数滤波器.滤波器基于OTA-C双二次结构,通过线性变换实现频率搬移.采用了带源极负反馈的全差分跨导器以扩大输入线性范围.设计了基于环形振荡器的数字调谐锁相环以减小滤波器频率偏差.电路采用0.18μmCMOS工艺实现.测试结果表明,滤波器带宽为3.1MHz,偏移5MHz抑制为50dB,频率修调误差小于±1.5%.镜像抑制大于35dB,1.8V电源电压下滤波器和修正电路电流分别为0.82mA和0.23mA.

一种超低功耗高精度的RC振荡器设计

为了满足电子系统对时钟源功耗和精度的要求,设计了一种超低功耗高精度的RC振荡器电路.电路利用恒流源对电容充电的方式实现振荡,输出的时钟频率为32 kHz.首先,电路通过电流复用的方式,降低了整体的功耗;其次,通过电路内部集成数字修调结构,提高了输出频率的精度;同时,电路设计有启动和防死锁的功能,保证了电路的安全性.电路采用和舰0.11μm的工艺进行流片,典型情况下电路的整体功耗仅为160 nA;在修调后由电压和温度变化引起的频率偏差分别在±0.56%和(-1.8%)-(+0.44%)以内;且电路可以在2-5.5 V的电压范围内正常工作.