李国斌， 吴校生

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院 微纳电子学系 微米纳米加工技术国家级重点实验室，上海市北斗导航与位置服务重点实验室，上海 200240)



基于FPGA的压电陀螺数字化检测电路设计*

李国斌， 吴校生

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院 微纳电子学系 微米纳米加工技术国家级重点实验室，上海市北斗导航与位置服务重点实验室，上海 200240)

针对压电微固体模态陀螺的信号采集与算法要求，设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的兼具高精度高采样频率的陀螺数字检测系统。介绍了该系统的原理与实现方法。FPGA主控芯片选择XC6SLX25，ADC选择AD7960芯片(18 bit，5MSPS)。经试验验证，制作的样机可以同时采集三路输出信号，并实时处理传给上位机显示。测得陀螺共振频率稳定在349.89 kHz，上下波动范围8 Hz，参考端输出电压峰峰值的均方差为0.004 V。检测系统稳定，具有较高精度。研究的数字化检测电路能很好地应用于MEMS微陀螺检测信号的处理，提高MEMS微陀螺的稳定性和抗干扰性。

压电陀螺； 现场可编程门阵列； 数字检测； FIR滤波； 高精度； 高采样频率

0　引　言

陀螺是用于测量运载体姿态角或角速度的一种惯性传感器。随着微电子机械系统(MEMS)[1]技术的发展，MEMS微陀螺仪以其尺寸小、功耗低、抗干扰能力强等特点，在汽车导航、消费电子以及航空航天等领域拥有广阔的发展前景。

当前，MEMS微陀螺的检测电路大多采用模拟技术来实现，但是存在抗干扰能力弱，调试及控制系统复杂等不足。随着数字接口芯片(AD/DA)性能的提高，数字电路替代部分模拟电路是一种必然趋势。……