[发明专利]一种微机电多环陀螺力平衡模式测控电路系统

权利要求书

1.一种微机电多环陀螺力平衡模式测控电路系统，其特征在于，包括第一路信号放大电路、第二路信号放大电路、第一路模数转换模块、第二路模数转换模块、数字锁相环电路、数字幅值控制电路、数字正交抑制电路、力平衡控制电路、第一路数模转换模块、第二路数模转换模块、第三路数模转换模块、调谐模块；

所述第一路信号放大电路、第二路信号放大电路分别与微机电多环陀螺的两路差分检测电极相连，分别用于将微机电多环陀螺谐振子0度电极轴、45度电极轴的振动信号放大；

所述第一路模数转换模块、第二路模数转换模块分别与第一路信号放大电路、第二路信号放大电路相连，用于将相应信号放大电路放大后的模拟电信号转换为数字信号；

所述数字锁相环电路与第一路模数转换模块相连，用于跟踪模数转换模块输出信号的频率和相位，产生两路相位为同相和正交的参考正弦信号，参考信号作用于数字幅值控制电路、数字正交抑制电路、数字力平衡控制电路；

所述数字幅值控制电路与第一路模数转换模块相连，用于控制微机电多环陀螺谐振子0度电极轴振动幅值的稳定；

所述数字正交抑制电路与第二路模数转换模块相连，用于控制微机电多环陀螺谐振子0度和45度电极轴的正交耦合到零；

所述数字力平衡控制电路与第二路模数转换模块相连，用于抑制微机电多环陀螺谐振子45度电极轴的科氏力信号为零，同时输出微机电多环陀螺的角速度；

所述第一路数模转换模块、第二路数模转换模块、第三路数模转换模块分别与数字幅值控制电路、数字正交抑制电路、数字力平衡控制电路相连，分别用于将相应电路输出的数字信号转换为模拟信号；同时第一路数模转换模块、第二路数模转换模块、第三路数模转换模块分别与微机电多环陀螺的驱动电极、正交抑制电极相连；

所述调谐模块与微机电多环陀螺的调谐电极相连，输出直流电压，直流电压加载在调谐电极上，改变电极轴的频率，使之频率一致。

2.根据权利要求1所述测控电路系统，其特征在于，所述数字幅值控制电路由第一乘法器、第一滤波器、PID控制器和第二乘法器组成；所述第一乘法器相乘和第一滤波器滤除，保留微机电多环陀螺谐振子0度电极轴振动信号的幅值信息，PID控制器将幅值信息转换为幅值控制信号，第二乘法器将幅值控制信号调制到正交参考信号上用于幅值驱动闭环。

3.根据权利要求1所述测控电路系统，其特征在于，所述数字正交抑制电路由第三乘法器、第二滤波器和第二PID控制器组成；通过第三乘法器相乘和第二滤波器滤波，保留陀螺45度电极轴的正交信号的幅值信息，第二PID控制器将正交信号的幅值信息转换为正交抑制信号，最终用于陀螺正交耦合的闭环抑制。

4.根据权利要求1所述测控电路系统，其特征在于，所述数字力平衡控制电路由第四乘法器、第三滤波器、第三PID控制器和第五乘法器组成；通过第四乘法器相乘和第三滤波器滤波，保留陀螺45度电极轴的科氏力信号的幅值信息，第三PID控制器将其转换为力平衡控制信号，第五乘法器将力平衡控制信号调制到载波上用于力平衡闭环控制，同时第三PID控制器的输出即为力平衡测控电路的角速度输出。

5.根据权利要求1所述测控电路系统，其特征在于，所述数字锁相环电路、数字幅度控制电路、数字正交抑制电路、数字力平衡控制电路都设置在一个FPGA芯片内。