微电子机械系统陀螺仪前端读出电路的噪声分析和抑制方法
Chunhua He1, Yingyu Xu1,2, Xiaoman Wang1
1School of Computer, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|October 16, 2024
概括
这项研究优化了微电机系统 (MEMS) 陀螺仪电路以减少噪音. 降低噪音显著提高陀螺仪的性能,增强偏差不稳定性和角随机步行.
科学领域:
- 电气工程 电气工程
- 机械工程 机械工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 电路噪声严重影响微电机系统 (MEMS) 陀螺仪的性能.
- 在模拟电路中识别和减轻噪声至关重要,因为它们是主要的噪声源.
- 这项研究的重点是优化前端读出电路和实施噪声抑制技术.
研究的目的:
- 分析MEMS陀螺仪前端读出电路中的噪声贡献者.
- 建议并推导噪声方程用于使用T电阻网络改进的读出电路.
- 开发关键检测和控制电路的噪声抑制策略.
主要方法:
- 前端读出电路的理论噪声分析.
- 使用T电阻网络实现了改进的读出电路.
- 对逆变放大器,低通波器和高通波器的噪声分析和优化.
- 使用逆变放大器进行实验验证,并在优化前后测量陀螺仪输出噪声.
主要成果:
- 输出噪声从60μV/Hz1/2降低到30μV/Hz1/2.
- 偏差不稳定性从每小时3.8度降至每小时1.38度.
- 角度随机步行 (ARW) 从0.035度/小时1/2改进到0.018度/小时1/2.
结论:
- 建议的噪声分析和抑制方法对于MEMS陀螺仪是有效的.
- 电路优化显著提高了陀螺仪的性能指标.
- 基于T电阻的网络读出电路为降噪提供了一个可行的解决方案.


