数字式MEMS加速度计噪声分析与参数优化研究

"这篇文章是浙江大学2009年7月发表的一篇关于数字式MEMS加速度计噪声分析和参数优化的研究论文。作者通过分析数字式微机电系统（MEMS）加速度计在信号处理过程中的量化噪声问题，探讨了量化噪声如何影响系统性能，特别是重点研究了CORDIC（坐标旋转数字计算机）算法中的相位量化误差对系统总噪声功率的贡献。他们提出了一个系统参数优化方案，并构建了数字系统的数学模型，通过仿真验证了优化方案的有效性。实验结果显示，经过对CORDIC算法的相位控制字进行优化后，系统的输出噪声系统误差降低了90%，显著改善了噪声特性。该研究对提升MEMS加速度计的精度和性能具有重要意义，尤其在FPGA（现场可编程门阵列）为核心的数模混合系统设计中具有实际应用价值。" 本文深入研究了数字式MEMS加速度计的噪声来源，其中量化噪声是关键关注点。在数字化信号处理中，由于有限的位宽，数据转换会导致幅度和相位的离散化，即量化，这会产生量化噪声。作者特别关注了CORDIC算法中的相位量化误差，该算法常用于计算复数操作，如矢量旋转，且在许多数字信号处理器和嵌入式系统中广泛应用。相位量化误差会增加总的噪声功率，影响测量的精度和稳定性。 为了改善这种情况，作者提出了参数优化策略，旨在减少由相位量化引起的误差。通过建立数学模型，他们能够模拟优化方案的效果。模型的建立有助于理解噪声产生的机理，并为系统设计提供了理论依据。在仿真验证的基础上，他们进一步采用了FPGA实现的数模混合系统来实地测试优化方案，这表明了理论研究与实践应用的紧密结合。 实验结果非常鼓舞人心，优化后的系统在输出噪声系统误差上有了显著降低，仅为优化前的10%。这意味着噪声特性得到了显著提升，这对于依赖于高精度测量的领域，如航空航天、地震监测、运动控制和消费电子产品，具有重大意义。这一工作不仅加深了我们对数字式MEMS加速度计噪声特性的理解，也为未来的设计和优化提供了宝贵的参考。