Si MEMS陀螺仪的正交耦合补偿技术

作者：任臣; 王宁; 杨拥军; 王晓

来源：微纳电子技术, 2022, 59(02): 156-161.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2022.02.008

• 微电子机械系统(MEMS)
• 陀螺仪
• 绝缘体上硅(SOI)
• 正交耦合补偿
• 现场可编程门阵列(FPGA)

为了减小正交耦合误差对硅微电子机械系统(MEMS)陀螺仪性能的影响,提高陀螺仪零偏精度,对MEMS陀螺仪正交耦合补偿技术进行研究。建立MEMS陀螺仪动力学模型,分析正交耦合产生的原因,介绍了各类正交耦合补偿机理。设计了一款可实现静电刚度补偿的MEMS陀螺仪,并利用绝缘体上硅(SOI)工艺进行制备。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现陀螺仪静电刚度正交耦合闭环补偿,并对陀螺仪进行了测试。测试结果表明,MEMS陀螺仪经过静电刚度正交耦合补偿后,角度随机游走由■变为■,零偏不稳定性由4.58°/h提升为0.27°/h,零偏稳定性由71.86°/h提升至1.29°/h(10 s平均处理),全温范围内零偏变化量由0.648°/s降低为0.01°/s。实验结果显示,经过正交耦合静电刚度闭环补偿,陀螺仪零偏性能明显提升。

• 单位
  中国电子科技集团公司第十三研究所