接口用0,35um CMOS工藝設計和制造,用本章參考文獻[⒛]提到的陀螺儀測試。圖5.41為一個感應元件的掃描電子顯微鏡圖(SEM圖)。圖5.41為測試的檢測軸的頻率響應。此外靠近15kHz的主諧振,能發(fā)現(xiàn)許多在寬頻率范圍內(nèi) 的寄生諧振模式,主要的模式大約在嚦kHz和300kHz。這些模式通常會在傳統(tǒng)超前補償環(huán)路有問題,并且易于通過正反饋補償方案調(diào)整。

ADC102S101

   圖541 感應元件的SEM圖(感應元件包含兩個機械耦合的感應系統(tǒng))為一個封裝好的感應元件和讀出器ASIC的顯微照片。該接口有效面積為(0.8×0,4)mm2,在3.3Ⅴ和12Ⅴ時功耗低于1mw。⒓Ⅴ是用于高壓開關電容的積分器(累加器)以產(chǎn)生靜電調(diào)諧電壓。大約⒛%的功率用于位置感應前端,還有10%用在開關電容過濾器。另外的10%是消耗在高壓開關電容積分器,剩下的大約硐%用于在每個采樣周期的不同階段的感應元件的檢測質(zhì)量塊和感應節(jié)點轉(zhuǎn)換導致的C′損耗.

   額外的電路(不包括在1mW內(nèi))是一個常規(guī)的開關電容充電積分器前端和檢測陀螺儀驅(qū)動運動的緩沖區(qū):該數(shù)字模塊,其中包括數(shù)字ΣΔ調(diào)制器、數(shù)字π型過濾器、校準信號合成器和解調(diào)器,都可以在Xilillx FPGA中實現(xiàn)。封裝好的陀螺儀和讀出器ASIC安裝在一個測試板上,其包括提供穩(wěn)定供給電壓的調(diào)節(jié)器、產(chǎn)生偏置電流的電位器以及驅(qū)動FPGA的緩沖區(qū)。測試版安裝在一個速度表上以完成角速度的測量。比較了測量的輸出頻譜和分析預計的輸出頻譜。輸出頻譜整體的形狀和預計的描述函數(shù)模型很好地吻合。圖5。0~s為當振幅為5.3°/s,在笏Hz正弦變化的角速度時測量的是否帶校準的輸出頻譜。正弦速率信號顯示在驅(qū)動頻率15.49kHz的調(diào)制振幅。頻譜分量由于科氏偏置量及正交誤差和驅(qū)動頻率一致。在驅(qū)動頻率偏置大約笏0Hz的頻譜成分是導頻。校準防止在未校準系統(tǒng)中固有的噪聲陷波的錯位。