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第一章 绪论1

1.1 微机械陀螺的技术分类1

1.2 微机械陀螺的发展现状2

1.2.1 压电石英陀螺4

1.2.2 压电陶瓷陀螺6

1.2.3 硅微机械陀螺7

1.3 电容式微机械陀螺的信号处理方法概述13

1.3.1 驱动电路13

1.3.2 信号解调处理方法15

1.4 电容式微机械陀螺中的技术难点16

1.5 本书主要的研究内容17

1.6 本书的组织和安排18

第二章 电容式微机械陀螺的结构设计与加工20

2.1 电容式微机械陀螺的结构设计21

2.2 微机械陀螺振动模态研究23

2.2.1 驱动模态频率的计算24

2.2.2 检测模态频率的计算27

2.3 电容式硅微机械陀螺的结构仿真29

2.4.1 驱动模态的检测电容34

2.4 梳齿电容的计算34

2.4.2 检测模态的检测电容37

2.5 检测模态的电调谐频率的计算38

2.6 关键工艺的设计41

2.6.1 微机械陀螺结构加工流程41

2.6.2 微机械陀螺真空封装罩子的加工工艺46

2.6.3 真空中硅玻璃键合工艺47

本章小结50

第三章 电容式微机械陀螺信号处理方法的研究及仿真51

3.1 电容式微机械陀螺闭环驱动的研究54

3.1.1 上电闭环自振荡的基本原理55

3.1.2 无自动增益控制的闭环驱动57

3.1.3 自动增益控制的闭环驱动59

3.2 电容式微机械陀螺关键信号的推导67

3.2.1 静电驱动力68

3.2.2 运动质量块的振动速度70

3.2.3 哥氏力引起的位移73

3.3 电容式微机械陀螺角速率信号解调算法的推导75

3.3.1 信号解调的基本原理76

3.3.2 干扰信号对信号解调的影响79

3.3.3 高信噪比解调算法的研究81

3.4 电容式微机械陀螺的系统仿真86

3.4.1 闭环驱动过程的仿真86

3.4.2 角速率解调过程的仿真89

3.4.3 陀螺在冲击环境中的模拟与仿真92

本章小结95

4.1 电容式微机械陀螺前置放大电路的设计96

4.1.1 传统的C/V转换电路的设计与分析96

第四章 电容式微机械陀螺接口电路的设计与仿真96

4.1.2 改进的C/V转换电路的设计与分析98

4.1.3 前置C/V转换电路的抗驱动信号干扰的设计102

4.2 电容式微机械陀螺闭环驱动电路的设计104

4.2.1 高通滤波电路的设计105

4.2.2 相移电路的设计106

4.2.3 限幅电路的设计110

4.2.4 AGC自动增益电路的设计112

4.3 电容式微机械陀螺角速率解调电路的设计117

4.3.1 相位敏感解调电路的设计119

4.3.2 二阶低通滤波电路的设计121

本章小结123

第五章 电容式微机械陀螺的性能测试124

5.1 电容式微机械陀螺品质因子的测试124

5.1.1 品质因子测试的基本原理124

5.1.2 静电激励—电容检测法127

5.1.3 机械激励—电容检测法130

5.1.4 静电激励—位移特性间接检测法132

5.2 陀螺分辨率的测试146

5.3 陀螺带宽的测试148

5.4 AGC静态工作点的选取150

5.5 陀螺工作状态的测试152

5.5.1 闭环驱动控制电路中工作状态的测试153

5.5.2 信号解调电路中工作状态的测试155

5.6 灵敏度和线性度的测试156

5.7 带宽和灵敏度的优化158

本章小结160

附录一 电容式微机械陀螺的电原理图162

附录二 电容式微机械陀螺的SIMULINK仿真的部分代码166

参考文献176