基于FPGA的硅微陀螺数字测控和温补技术研究

来源：计算机测量与控制杂志2024年第2期北京时间：

作者：胡远,黄海滨,陈东傲,徐大诚

单位：苏州大学电子信息学院

摘要：硅微陀螺仪由陀螺结构和测控电路组成，随着模拟接口电路的日臻完善，陀螺仪性能的提升主要靠数字电路中的测控和补偿算法。目前硅微陀螺测控电路正在向芯片化方向发展，为了加速硅微陀螺测控电路芯片化进程，用Verilog硬件描述语言设计了AGC和PLL对陀螺幅度和相位进行闭环控制，科氏力平衡进行闭环检测。对因加工造成的正交误差，设计了正交校正闭环。根据温度对陀螺仪的影响，对标度因数进行线性补偿，对零偏进行了BP神经网络补偿。实验结果表明，该控制系统下AGC相对稳定性为124ppm，PLL相对稳定性为79.1ppm，常温零偏稳定性为2.9o/h。在0℃到65℃温度范围内补偿前零偏稳定性为17.7o/h，补偿后零偏稳定性为9.1o/h，标度因数温度灵敏度降低1个数量级，不仅提升了硅微陀螺仪的性能，也为陀螺ASIC设计奠定了良好基础。

关键词：MEMS陀螺仪;力平衡模式;温度补偿;零偏;谐振频率;标度因数