[发明专利]自时钟数字式微机械陀螺ΣΔM闭环检测电路系统

权利要求书

1.一种自时钟数字式微机械陀螺ΣΔΜ闭环检测电路系统，其特征在于，包括：

微机械陀螺仪，用于驱动模态产生驱动电容信号及用于敏感模态产生敏感电容信号；前置接口放大电路，与所述微机械陀螺仪相连接，用于将所述驱动电容信号转换成驱动电压信号，并将所述敏感电容信号转换成敏感电压信号；

多位模数转换器组件，与所述前置接口放大电路相连接，用于将所述驱动电压信号转换成驱动数字量化信号，并将所述敏感电压信号转换成敏感数字量化信号；

FPGA，所述FPGA包括数字自动增益控制模块、数字锁相环模块、数字补偿模块、ΣΔΜ调制器、1位数字量化模块、数字调解模块及降采样数字滤波模块；其中，所述数字自动增益控制模块与所述多位模数转换器组件相连接，用于对所述驱动数字量化信号进行稳定幅度控制；所述数字锁相环模块与所述多位模数转换器组件相连接，用于对所述驱动数字量化信号进行稳定相位控制；所述数字补偿模块、所述ΣΔΜ调制器及所述1位数字量化模块依次串联，用于对所述敏感数字量化信号的机械噪声、电噪声及量化噪声进行高阶整形抑制，以得到第一数字信号，其中，所述数字补偿模块与所述多位模数转换器组件相连接；所述数字调解模块与所述数字锁相环模块和所述1位数字量化模块相连接，用于将所述数字锁相环模块输出的信号作为敏感模态的角速度解调参考信号，与所述第一数字信号进行解调得到第二数字信号；所述降采样数字滤波模块与所述数字调解模块相连接，用于将所述第二数字信号中的高频部分的整形噪声滤除，并降低采样率以得到最终的角速度数字信号；

多位数模转换器，与所述数字自动增益控制模块、所述数字锁相环模块及所述微机械陀螺仪相连接，用于将所述数字自动增益控制模块与所述数字锁相环模块处理后的信号转换成反馈信号反馈至所述微机械陀螺仪；

反馈开关，包括第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，所述反馈开关的第一输入端与所述1位数字量化模块相连接，第二输入端与一反馈电压源相连接，第三输入端接地，所述输出端与所述微机械陀螺仪相连接，用于在所述第一数字信号的控制下将反馈电压或接地电压反馈至所述微机械陀螺仪；

自时钟模块，一端与所述前置接口放大电路相连接，另一端与所述FPGA相连接，用于依据所述驱动电压信号产生自时钟信号作为所述FPGA的主时钟。

2.根据权利要求1所述的自时钟数字式微机械陀螺ΣΔΜ闭环检测电路系统，其特征在于：所述微机械陀螺仪包括：

中心锚点；

环形转子组件，位于所述中心锚点外围，且与所述中心锚点具有间距；所述环形转子组件与所述中心锚点电连接，用于作为惯性转动单元并输入载波；

电容梳齿，与所述环形转子组件相连接，用于驱动模态振荡的电容变化检测及加载反馈电压；

下电容极板组件，位于所述环形转子组件的下方，且与所述环形转子组件具有间距；所述下电容极板组件用于敏感模态的平面外电容变化检测及加载反馈电压。

3.根据权利要求2所述的自时钟数字式微机械陀螺ΣΔΜ闭环检测电路系统，其特征在于：所述环形转子组件包括：

环形内框转子，位于所述中心锚点外围，且与所述中心锚点具有间距；所述环形内框转子与所述中心锚点电连接；

环形外框转子，位于所述环形内框转子外围，且与所述环形内框转子具有间距；所述环形外框转子与所述环形内框转子电连接；所述电容梳齿位于所述环形外框转子的外围。

4.根据权利要求3所述的自时钟数字式微机械陀螺ΣΔΜ闭环检测电路系统，其特征在于：所述下电容极板组件包括：

下电容极板，位于所述环形内框转子的下方；

电容，位于所述下电容极板与所述环形内框转子之间，一侧与所述下电容极板相连接，另一侧与所述环形内框转子相连接。

5.根据权利要求1所述的自时钟数字式微机械陀螺ΣΔΜ闭环检测电路系统，其特征在于：所述前置接口放大电路包括：

第一C/V前置接口放大电路，与所述微机械陀螺仪相连接，用于将所述驱动电容信号转换成驱动电压信号；

第二C/V前置接口放大电路，与所述微机械陀螺仪相连接，用于将所述驱动电容信号转换成敏感电压信号。