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基于0.5umCMOS工艺陀螺接口电路的研究与设计

唐鼎  
【摘要】: 在现代国防技术中,许多军事武器系统装备都需要用到振动惯性器件—陀螺。传统陀螺体积大、质量大、价格昂贵、抗冲击强度低、带宽低、功耗大,无法满足现代武器装备的要求。近年来,随着MEMS技术和微电子工艺水平的日趋成熟,振动式微机械陀螺应运而生。振动式微机械陀螺借助于硅的微机械加工技术,在硅片上制作陀螺仪的结构部件,并把相关的处理电路集成于同一片芯片上,显著降低了微机械陀螺的结构尺寸,同时其信号处理电路也实现了集成化,这就使得微机械陀螺在惯性技术领域和国防技术领域的作用更加突出,成为国内外研究的热点。 本文首先在查阅国内外相关文献的基础上,从研究内容、发展现状、基本工作原理、动力学模型、静电驱动及检测原理等几个方面对振动式微机械陀螺进行了简要介绍。其次,根据本实验室课题需求设计了振动式微机械陀螺的接口电路,详细介绍了组成电路的各个功能模块—运算放大器、积分器、高通滤波器、低通滤波器、低频驱动电路、高频载波器的功能、设计思路和性能指标,并分别给出了各个功能模块和整体电路的模拟仿真结果。然后简要介绍了版图设计知识以及有助于提高电路性能的版图设计技巧,在运用这些知识和技巧的基础上,依据上华0.5umCMOS工艺参数及设计规则,进行了接口电路的版图设计。最后进行了后仿真,仿真结果表明电路设计合理,能够实现所需功能。


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