[发明专利]小频差模态分离硅微陀螺仪的闭环检测系统

权利要求书

1.一种小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，包括：

前置模拟ASIC电路，用于将陀螺输出的两路信号转化为PWM脉宽调制的1bit数字信号流；

数字信号前级滤波电路，用于将前置模拟ASIC电路输出的两路数字信号流进行降采样并转化为多比特信号，同时滤除量化噪声；

乘法解调模块电路，用于将前级滤波电路输出的两路信号进行乘法解调运算，同时滤除产生的二倍频信号；

校正器模块，用于对乘法解调模块电路输出的解调信号进行PID控制，以抬升频差处的相位衰减；

SPI数字输出模块，用于输入地址信息，同时根据地址信息输出电路信号；

sigma-delta DAC数模转换器模块，用于处理校正器模块输出的直流信号，输出为1bit的PMW脉宽调制信号；

反馈电压生成电路，用于生成反馈电压作用于陀螺检测反馈梳齿实现闭环检测。

2.根据权利要求1所述的小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，所述校正器模块的具体过程为：采用PID控制器算法，对乘法解调模块电路输出的解调电路信号进行PID控制，输出直流量，一路连接数字输出模块表征陀螺输出，另一路进入sigma-deltaDAC数模转换器模块，通过设置超前补偿的零极点参数补偿相位、设置开环系统增益调整系统幅频曲线与0db交点、以及设置前级滤波器截止频率小于乘法解调过程产生的二倍频信号频率，在保证系统稳定性的前提下实现大于陀螺模态频差的闭环检测带宽。

3.根据权利要求1所述的小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，所述前置模拟ASIC电路由c/v电容电压转换电路和两路基于sigma-delta ADC的数字量化模块组成；

所述c/v电容电压转换电路，用于将敏感结构输出的两路电流信号转换为电压信号并给予一定增益；

所述sigma-delta ADC数字量化模块，用于对转换完的两路电压信号进行超采样，同时模数转化为PWM脉宽调制的1bit数字信号流。

4.根据权利要求1所述的小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，所述数字信号前级滤波电路由4级CIC抽取滤波器和2阶带通IIR滤波器组成；

所述4级CIC抽取滤波器，用于将前置模拟ASIC电路输出的数字信号流进行降采样并转化为多比特信号，同时滤除量化噪声；

所述阶带通IIR滤波器，用于进一步消除信号的高低频噪声。

5.根据权利要求1所述的小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，所述乘法解调模块电路由有符号数乘法模块和2阶IIR低通滤波器组成；

所述有符号数乘法模块，采用移位累加算法，用于对数字信号前级滤波电路输出的两路信号进行乘法解调运算；

所述2阶IIR低通滤波器，采用直接2型转置结构，用于滤除有符号数乘法模块产生的二倍频信号，达到解调目的。

6.根据权利要求1所述的小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，所述SPI数字输出模块由从机接口控制模块、输出数据缓存模块组成；

所述从机控制接口模块，用于处理主机输入的地址信息并根据地址信息取出数据缓存模块中的数据，转换为串行数据输出；

所述输出数据缓存模块，用于根据主机输入的片选信号，进行数据的更新或缓存。

7.根据权利要求1所述的小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，

所述sigma-delta DAC数模转换器模块由2级内插CIC滤波器和sigma-delta DAC量化模块组成；

所述2级内插CIC滤波器，用于对校正器模块输出的直流信号进行滤波和升采样处理；

所述sigma-delta DAC量化模块，用于将信号进行PWM脉冲宽度调制，输出1bit信号流，以脉冲信号密度表征正弦信号幅值的大小。

8.根据权利要求1所述的小频差模态分离硅微陀螺闭环检测系统，其特征在于，

所述反馈电压生成电路由基于运算放大器的二阶滤波电路和基于模拟开关的电压生成电路组成；

所述二阶滤波电路，用于滤除sigma-delta DAC数模转换器模块输出信号中的高频噪声同时将脉冲调制信号转换为模拟正弦信号；

所述电压生成电路，用于生成反馈电压作用于陀螺检测反馈梳齿实现闭环检测。