[发明专利]促使微机械陀螺快速起振的电路

说明书

技术领域

本发明涉及微机械陀螺领域，具体而言，涉及促使微机械陀螺快速起振的电路。

背景技术

微机械陀螺具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优势，已广泛应用于通讯设备、汽车安全与导航等领域。

现今，用来启动微机械陀螺的驱动电路采用自动增益控制的闭环回路，其作用是使微陀螺在其驱动模态频率处保持恒定幅值的振动。其中包括两个环路，一个环路是基于相位控制的自激励环路，另外一个环路是幅值控制环路。自激励环路中设置了一个90度移相器，使驱动模态谐振频率所处的环路相位为2π，从而在驱动频率处产生自激振荡。幅值控制环路通过实时检测微陀螺驱动模态的振动幅值，利用PID控制器，控制输入驱动电压的大小，从而达到使微陀螺在驱动模态恒幅振动的效果。

由于完全依靠驱动闭环电路自激振荡的方式找到驱动模态频率，驱动轴振动幅度是由小到大的一个渐变过程，常温条件下，该过程需要几秒或十几秒，低Q值(Q值即品质因子，Q值越高，陀螺的灵敏度也就越高)陀螺或高温环境条件下，该过程需要几十秒，甚至不能正常起振。

发明内容

本发明的目的在于提供促使微机械陀螺快速起振的电路，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供促使微机械陀螺快速起振的电路，用于产生使微机械陀螺快速启动的信号，包括：

激励方波产生电路，用于产生激励方波信号，激励方波信号是将微机械陀螺驱动轴中心频率发送至激励方波产生电路后，激励方波产生电路通电后发出的；

运算放大电路，用于将激励方波信号与驱动轴检测信号进行放大和反向，得到交流驱动信号，驱动轴检测信号是检测模块在检测陀螺的驱动轴后发出的；

信号调制电路，用于将交流驱动信号、直流偏置电压信号、载波信号进行叠加，产生混合信号。

优选的，运算放大电路包括，第一放大模块和第二放大模块，

第一放大模块用于将激励方波信号与驱动轴检测信号进行叠加，得到正向交流驱动信号；

第二放大模块用于将正向交流驱动信号进行反向，得到反向交流驱动信号。

优选的，第一放大模块包括：连接在激励方波产生电路与第一放大器反相输入端之间的电阻R1，连接在检测信号输入端与第一放大器反相输入端之间的电阻R2，连接于第一放大器反相输入端与第一放大器输出端之间的电阻R3，第二放大器同相输入端输入基准电压VREF。

优选的，第二放大模块包括：连接于第一放大器输出端与第二放大器反相输入端的电阻R4，连接于第二放大器反向输入端与第二放大器输出端的电阻R5，第二放大器同相输入端输入基准电压VREF。

优选的，信号调制电路包括：

串联于第一载波信号输入端与第一放大器输出端之间的电阻R6、电容C1和电阻R8；

串联于第二载波信号输入端与第二放大器输出端之间的电阻R7、电容C2和电阻R9；

串联于第一载波信号输入端与第一驱动端电极之间的电阻R6、电容C1、电容C3；

串联于第二载波信号输入端与第二驱动端电极之间的电阻R7、电容C2、电容C4；

串联于第一放大器输出端与第一驱动端电极的电阻R8、电容C3；

串联于第二放大器输出端与第二驱动端电极的电阻R9、电容C4；

连接在直流信号输入端与第一驱动端电极之间的电阻R10；

连接在直流信号输入端与第二驱动端电极之间的电阻R11。

优选的，第一放大器的放大倍数为2.15倍，第二放大器的放大倍数为1倍。

优选的，激励方波产生电路具体为MCU，且其产生的激励方波信号是以驱动轴中心频率为中心，在±100Hz范围内进行扫频，扫频的时间为1秒，进而发出激励方波信号。

优选的，载波信号幅值为1.45V，频率为800KHz的方波信号。

优选的，第一载波信号输入端输入的第一载波信号与第二载波信号输入端输入的第二载波信号为频率和幅值相同，且相位相反的方波信号。

优选的，第一放大器和第二放大器工作电压为正负2.5V～正负15V，输入电压偏移60uVmax，输入偏置电流2nAmax，共模抑制比120dBmax，压摆率0.7V/us，带宽1.3MHz。