随着微机电系统(MEMS)和测控技术的深入研究,硅微陀螺仪已成为近年来广泛研究的方向,因其优点众多而被特别关注,广泛应用于军民领域。但因受到加工工艺限制及应用环境的影响,硅微陀螺仪精度和稳定性较低。为了满足相对高精度和复杂环境的应用需求,提升硅微陀螺仪的性能已成为主要研究方向之一。本文以硅微陀螺仪为对象,以提高其性能为目的,对Sigma-Delta ADC设计、正交误差校正系统和闭环检测系统等方面进行了深入的研究与分析,构建了以FPGA为核心的硅微陀螺仪闭环检测与正交误差校正系统,并对陀螺关键参数进行了测试,本文的主要研究工作如下:(1)Sigma-Delta ADC设计与仿真。首先给出了调制器设计指标,综合分析折中选择了调制器阶数及关键参数,然后依据指标及参数搭建了调制器的仿真模型。之后配合调制器的设计建立了数字滤波器的模型进而设计了整体的系统架构,最后在确保系统稳定的前提下进行了完整的系统仿真。仿真结论表明,调制器性能满足设计指标,切实可行。(2)闭环检测系统设计与分析。基于闭环检测原理,构建了闭环系统模型,通过科里奥利信号形成控制反馈力抑制科里奥利力,从而平衡检测模态科里奥利输出的同相误差分量。改进了同步积分解调算法,提升了陀螺检测精度,分析了闭环检测模型的静态和动态性能并进行了系统仿真,结果表明在量程范围内闭环系统性能良好。相对于环路优化前,闭环检测有效抑制了科里奥利同相误差分量,改善了陀螺仪性能指标。(3)正交误差校正系统研究与设计。根据正交误差产生的根源,应用了正交力校正的实现方法,利用反馈控制力平衡正交力。搭建了正交误差控制系统仿真模型,分析了系统性能并对其进行了仿真,结果表明,该系统能够有效抑制弹性耦合刚度,抵消科里奥利输出信号中的正交误差分量,提升陀螺零偏等参数。(4)硅微陀螺仪测试与分析。依据微机械陀螺测试细则,详细测试了全闭环情况下的硅微陀螺仪性能并对参数进行了分析,结果显示采用正交校正、闭环检测技术后综合性能指标优于开环检测,零偏稳定性等参数明显提高,提升了陀螺的性能。