数字式MEMS加速度计噪声分析与参数优化研究
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更新于2024-08-12
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"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。
2018-06-16 上传
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