基于斩波技术的静电悬浮加速度计驱动电路噪声抑制方法研究①

鱼 航，李云鹏，王 鹢，陶文泽

(兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000)

0 引言

静电悬浮加速度计是一种高精度惯性传感器，常用于重力场测量、无拖曳控制、引力波探测等航天重大科研项目中[1-3]。静电悬浮加速度计依靠可控静电力使检测质量块悬浮在超高真空腔内，通过检测质量敏感加速度，采用差分式位移检测技术对产生的微小位移信号进行采集，经驱动电路产生相应大小的反馈电压，通过反馈静电力控制检测质量回到中心位置，施加的反馈电压读出作为科学数据用于被测加速度分析。驱动电路噪声直接会影响加速度计性能和采集科学数据精度，研究超低频驱动电路噪声抑制方法对提高静电悬浮加速度计整机性能具有重要意义。

静电悬浮加速度计工作在超低频段(1mHz～1Hz)，如此超低的频段就使得所用电路器件固有的低频1/f噪声很难去除，噪声会影响低频信号精度，降低整机分辨率，因而成为制约驱动电路噪声性能的主要因素。消除低频噪声常用的方法有两种：自调零技术(AZ：Auto-zeroing)[4]和斩波稳定技术(CHS: Chopper Stabilization)，自调零技术使用采样的方法，对电路中的噪声与失调电压采样并反馈到电路输入端进行抵消，自调零技术能有效的消除电路中的失调电压，但会将带宽噪声混叠到低频段，影响低频段性能。斩波稳定技术基于调制方法分离噪声和信号到不同的频带，能够有效地降低电路中的低频噪声[5]。根据静电悬浮加速度计驱动电路线性输出与低频性能高要求的特点，斩波稳定技术非常适合用于电路低频噪声抑制。……