一种系统级微机械振动陀螺的设计与仿真

来源：电子测量技术杂志2022年第16期北京时间：

作者：卢缘钦，刘恒，华国环

单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044

摘要：针对微机械传感器设计存在的流片成本高、耗时长等问题，在ConventorMEMS+和Matlab/Simulink环境下设计了一种静电驱动的微机械振动陀螺，对模型进行系统级的仿真测试。通过模态分析、直流分析、交流分析等方法优化模型结构，同时结合虚拟体硅刻蚀工艺抽取建立了微机械振动陀螺的传递函数模型，在Simulink中进行系统级仿真分析，获得了系统的暂态响应，确定其在开环条件下的谐振频率、安全工作电压、最佳驱动电压频率等关键参数，并得到谐振频率随梁的长度、宽度参数变化的关系。经测试，在工作电压和其他条件相同的情况下，微机械振动陀螺在需要检测的两个模态上谐振频率与仿真分析结果相差仅约3.8%和0.4%，说明系统级仿真结果可以为后续微机械陀螺闭环测控电路设计提供理论和实验依据。

关键词：微机械振动陀螺;系统级仿真;工艺参数分析;开环测试

基金资助：国家重点研发计划课题（2019YFC1804704），住房和城乡建设部科学技术项目计划（2019-K-141）