文档介绍：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
硕士学位论文
电磁驱动电容式振动微机械陀螺接口电路研究
姓名:付盛荣
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:王跃林
20030601
摘要接着,对检测电路进行了研究。对一种猇变换的各个功能模块进种驱动方式作了研究,重点放在自激振荡驱动上。对自激振荡理论和实现进行了路,实现了自激振荡驱动,并就改进工作提出建议。了解调方案;用獀变换构建整个检测电路并调试,实现了电路的功能初步的测试表明,整个角速度检测系统具有/痵的输出。对进一步工作包荡,猇变换微机械陀螺由于使用了⒌缬杌迪低技术作为加工手段,使得其体积、成本等相对于传统的陀螺仪有很大的担保浼覬:手段有可能与集成电路工艺兼容,从而有望在汽车:怠⒑娇蘸教斓攘煊蛴泄惴旱挠τ谩1论文主要针对电磁驱动电容检测的振动式微机械陀螺,对其接口电路的相关理论和实现进行了研究。首先,根掘振动式微机械陀螺的工作原理,建立了动力学模型,并对动力学了概述;建立了陀螺器件等效的电学模型,借助电学模型,可以动态地观察陀螺器件的特性,并为接口电路与陀螺器件的混合仿真提供方便。然后,详细研究了电磁驱动的相关理论和实现。对强迫振动和自激振荡这两研究,设计了电路,并对各个模块仿真验证,在此基础上制作了电路板,调试电行分析、计算和模拟,给出性能特性。对解调检波技术进行了详细的研究,提出括的设计改进和整体电路的调试提出了建议。对驱动电路理论的研究和所得到的初步实验结果为进一步工作奠定了基础。关键词:微电子机械系统,振动式微机械陀螺,电容式,电磁驱动,自激振方程求解,在此基础上,得出对接口电路有用的结论:对电磁驱动和电容检测作摘要
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第一章绪论微电子机械系统年¨实验室的科学家们发明了可以替代电予管的晶体管器件⋯,在提高电子系统的性能的同时大大减小了其体积,掀开了信息化时代的序幕。在其后的年,公司的杰克·科尔比在他的“统一各种元件尺寸与形状并在元件上内建连线”的“微型元件”计划中,提出并实现了“在同一块材料上制造有源和无源元件并把他们互连,从成电路”,同年月日,他演示了单片集成电路“此,微电子技术开始了其飞速发展的历程,极大地拓宽了人们处理信息的方式和手段,将人类社会带入了信息化时代。然而,与信息处理单元的飞速发展相比,信息的获取与输出执行部分的发展却相当缓慢,目益成为信息处理系统中的瓶颈,阻碍了整个系统的微型化与智能化进程。在这样的背景下,借助于微电予的加工技术,诞￡仨了加工微米/纳米结构和系统为目的的微米/纳米加工技术。将微敏感器、微执行器与相关的电路按功能要求在芯片上集成,就形成了微电子机械系统虺芃。其实早在年,美国物理学家瓼在加州理工大学的一次演讲中就首次提及了微机械的概念。”,但是一直到世纪年代末期,尺寸在~档齿轮、连杆、涡轮和齿轮组等微结构部件才相继出现,”的综述性文章保怨栉⒒导工技术的发展起到,奠基的作用。年,加州大学伯克利分校率先研制出直径为墓栉⒙泶铩薄浚曛咀盼⒌缌嘶迪低吵蔚某鱿郑婧笫澜绺鞴追准哟图微型静电马达扫描电镜照片一篇题为“研究投入,掀起了研究热潮”—猰绪论
~一一【皇丝竺塑塑查苎堑堂堂塑堂堕堡竺望皇些塑塞与传统的机械电了系统相比,微电子机械系统十分有效地将微电子技术与微机械技术结合在了一起,从而具备了如下优点:悄芑捎谖⒋ǜ衅鳌⑽⒅葱衅饔胂喙丶嗫氐缏酚谢亟岷显诹恕穑此微电子机械系统通常具有自动判别、自动调整及自动执行的功能。煽啃愿撸⒌缱踊迪低巢捎眉煞庾靶问剑梢杂行У胤乐雇饨缁肪巢L寤。亓壳幔ǔR桓鐾暾奈⒌缱踊灯骷奶寤氤<募傻缏杀镜停⒌缱踊迪低称骷捎糜胛⒌缱蛹际跸嗬嗨频墓ひ罩谱鳎芤淮性制作出大量的成品,且一致性好,成本低廉,性能价格比高,可以被大量应用。有:用于空问领域的敏感测量器件和姿态控制系统的关键器件;光通讯中的关键元陀螺仪与微机械陀螺仪参量‘’“疵枋觥!ò憷此担菪阅懿煌勇菘梢苑殖啥啵合牙啵咝愿的体积相仿,与传统意义上的传感器、执行器相比,其体积要减小两个数量级以上。目前,世界上正处于发展期,不断有新的原理和器件见诸报道“一“饕器件,如光开关、波分复用器等;计算机外部的麦克风、高密度存储设备、打印喷墨头等;车用微加速度计、微陀螺、压力传感器等;生物医学和医用的微量检测分析系统等。特别是~些较成熟的器件绻柩沽Υǜ衅鳌⒐栉⒒导铀俣却ǜ器等巡祷午国际市场销售额达到近亿美元,年将增加到诘亿美元,前景看好。据估算,市场年均增加—%,甚至更高”’。.勇菀羌捌溆τ谩陀螺仪作为用于测量物体相对惯性空间转动的角速度或角度的装置,在导航、定缸等领域有着十分广泛的应用。:陀螺的性能丰要由精度、带