Low-Noise Quality Factor Tuning in Nondegenerate MEMS Gyroscope Without Dedicated Tuning Electrode.

发表刊物：IEEE Transactions on Industrial Electronics，SCI一区，工业电子类顶刊

成果摘要：

在简并和非简并MEMS陀螺仪中，品质因数（Q值）调谐对于抑制漂移、提升抗冲击和抗振动能力具有重要应用价值。本文针对非简并MEMS陀螺仪，提出三种无需专用电极、基于电阻的Q值调谐方法。为实现低成本、小尺寸、轻重量和低功耗（C-SWaP）目标，该方法利用陀螺仪固有的检测电容作为Q值调谐机构；同时，将MEMS芯片或专用集成电路（ASIC）上的布线阻抗，以及电荷灵敏放大器（CSA）的输入阻抗用作阻尼源。理论与实验结果表明，利用CSA输入阻抗实现的Q值调谐不会恶化陀螺仪的噪声基底（角度随机游走=0.01°/√h，零偏不稳定性=0.12°/h）。通过调节极化电压实现的大范围Q值调谐，可将检测Q值从38降至3k；调谐后，陀螺仪受冲击后的稳定时间也从1.4s缩短至0.13s。此外，本文提出一种基于运算放大器（Opam）尾电流调节、与频率无关的精细Q值调谐方法，用于校正检测Q值的热漂移，将陀螺仪的零偏漂移从1.5°/s改善至0.2°/s。本研究为高端工业级MEMS陀螺仪提供了一种低C-SWaP的Q值调谐解决方案。