[發(fā)明專(zhuān)利]用于頻率和計(jì)時(shí)生成的復(fù)合彈簧MEMS諧振器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580057311.4
• 申請(qǐng)日: 2015-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107251426B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.R.克拉克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 微芯片科技公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03H9/02
• 分類(lèi)號(hào): H03H9/02;H03H9/24
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫鵬;鄭冀之

一種復(fù)合彈簧MEMS諧振器包括使用形成復(fù)合彈簧塊（55、95）的一個(gè)或多個(gè)彈簧單胞以及形成諧振器主體的一個(gè)或多個(gè)復(fù)合彈簧塊（54a）構(gòu)造的諧振器主體。每個(gè)復(fù)合彈簧塊在節(jié)點(diǎn)處錨定（56、58）以確保高品質(zhì)因數(shù)。諧振器主體還包括附著于復(fù)合彈簧塊的開(kāi)端并且電容地耦合于驅(qū)動(dòng)/感測(cè)電極（66、68）的質(zhì)量（60a、60b、94a、94b）。彈簧單胞的尺度、用于復(fù)合彈簧塊的彈簧單胞的數(shù)目、質(zhì)量的尺寸和重量以及支持梁的長(zhǎng)度和寬度被選擇以實(shí)現(xiàn)所需的諧振頻率。多個(gè)諧振器單元可以并聯(lián)連接以形成諧振器主體（90）。同時(shí)，復(fù)合彈簧塊的數(shù)目被選擇以調(diào)諧MEMS諧振器的諸如阻抗之類(lèi)的所需電特性。釋放孔（94）可以用于調(diào)整諧振器主體的重量。

其它申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年10月22日提交的題為“MULTIPLE COIL SPRING RESONATORS”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?2/067,230的優(yōu)先權(quán)，其出于全部目的通過(guò)引用結(jié)合在此。

本申請(qǐng)還要求于2014年10月22日提交的題為“COMPOUND SPRING RESONATORS FORFREQUENCY AND TIMING GENERATION”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?2/067,206的優(yōu)先權(quán)，其出于全部目的通過(guò)引用結(jié)合在此。

背景技術(shù)

MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）諧振器是以精確頻率振動(dòng)的小機(jī)電結(jié)構(gòu)。MEMS諧振器在用于提供計(jì)時(shí)參考和頻率參考的電子電路中是有用的。在典型應(yīng)用中，MEMS諧振器附著于電子電路以形成振蕩器電路。MEMS振蕩器包括由維持放大器以連續(xù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的MEMS諧振器。MEMS諧振器的機(jī)械諧振振動(dòng)被感測(cè)和轉(zhuǎn)換成具有非常精確的頻率的電信號(hào)。精確的MEMS諧振頻率用作振蕩器電路的參考頻率。附著于MEMS諧振器的電子電路將所感測(cè)的電信號(hào)放大并且基于MEMS諧振頻率來(lái)設(shè)定或調(diào)整振蕩器的輸出頻率。例如，電子電路可以包括相位鎖定回路（PLL）或者頻率鎖定回路，其基于作為參考頻率的MEMS諧振頻率來(lái)生成可編程的輸出頻率。

用于MEMS振蕩器的通常應(yīng)用包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘。實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）是計(jì)算機(jī)時(shí)鐘，經(jīng)常為集成電路形式，用于跟蹤諸如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和消費(fèi)電子設(shè)備的電子系統(tǒng)中的當(dāng)前時(shí)間。包括圖1（a）和1（b）的圖1示出了傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。參照?qǐng)D1（a），經(jīng)常提供為實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路的實(shí)時(shí)時(shí)鐘1包括振蕩器電路2和支持電路（RTC電路）3。傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘使用晶體振蕩器電路，其使用振動(dòng)石英晶體4的機(jī)械諧振來(lái)提供所需的參考頻率。石英晶體4（實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路外部的分立部件）被驅(qū)動(dòng)成以諸如32.768 kHz的所需頻率來(lái)諧振。振蕩器電路2將石英晶體4的振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兴杈_頻率（例如，32.768 kHz）的電信號(hào)。RTC電路3提供信號(hào)放大、時(shí)鐘分頻（clock division）以及其它時(shí)間保持功能。實(shí)時(shí)時(shí)鐘1經(jīng)常包括替代電源5，使得實(shí)時(shí)時(shí)鐘能夠在主電源斷電或變得不可用時(shí)繼續(xù)保持時(shí)間。替代電源5可以是電池電源，諸如鋰離子電池或超級(jí)電容器。

因?yàn)槭⒕w龐大并且并不良好地與半導(dǎo)體集成電路集成，所以MEMS諧振器已經(jīng)在構(gòu)造振蕩器電路方面變成傳統(tǒng)石英晶體的引人注目的替代。參照?qǐng)D1（b），實(shí)時(shí)時(shí)鐘6使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路來(lái)形成，該實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片7和mems諧振器8，其可以共同封裝在相同的集成電路封裝體內(nèi)，諸如但不限于方形扁平無(wú)引腳封裝（QFN）或者平面網(wǎng)格陣列封裝（LGA）。MEMS諧振器8提供精確的參考頻率。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片7容納全部的支持電路，包括振蕩器電路2和RTC電路3。在由此集成了MEMS諧振器的情況下，實(shí)時(shí)時(shí)鐘的尺寸被減小。此外，MEMS諧振器提供了附加的益處，諸如在更寬的溫度范圍內(nèi)更加一致的穩(wěn)定性以及對(duì)于諸如沖擊和振動(dòng)之類(lèi)的環(huán)境因素的更好的抵抗性。

附圖說(shuō)明

在下面的詳細(xì)描述和附圖中公開(kāi)了本發(fā)明的各種實(shí)施例。

包括圖1（a）和1（b）的圖1示出傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。

包括圖2（a）和2（b）的圖2示出在一些實(shí)施例中結(jié)合本發(fā)明的MEMS諧振器的MEMS振蕩器電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。