[發明專利]激勵電路、包括激勵電路和電容性換能器的系統及方法

有效

• 申請號: 201810485452.1
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108966099B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 蒂埃里·多米尼克·伊夫·卡薩涅;喬爾·卡梅隆·貝克威思;熱羅姆·羅曼·易雅爾貝;賈拉勒·瓦大哈
• 申請（專利權）人: 恩智浦美國有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125;H04R19/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

一種系統包括電容性換能器、激勵電路和測量電路。所述激勵電路被配置成激勵所述電容性換能器，且所述測量電路響應于激勵電壓測量來自所述電容性換能器的輸出信號。所述激勵電路包括：電壓源，所述電壓源用于響應于接收到供電電壓而提供第一電壓；耦合到所述電壓源的電壓生成器，所述電壓生成器用于接收所述第一電壓且生成大于所述供電電壓的第二電壓；以及控制電路，所述控制電路耦合到所述電壓源和所述電壓生成器。所述控制電路被配置成將系統接地、所述第一電壓和所述第二電壓中的任一個提供到所述電容性換能器的第一和第二端，且具體地說，被配置成施加呈具有相反極性的兩個連續刺激形式的所述系統接地和所述第二電壓。

技術領域

本發明大體上涉及微機電系統(MEMS)換能器裝置的領域。更具體地說，本發明涉及一種產生用于電容性換能器的雙差分激勵信號的高壓激勵電路。

背景技術

近年來，微機電系統(MEMS)技術已經實現廣泛普及，因為它提供了一種制造極小的機械結構且使用常規分批半導體處理技術將這些結構與電氣裝置在單個基板上集成的方式。MEMS的一個常見應用是MEMS換能器的設計和制造。例如電容性傳感器裝置等微機電系統(MEMS)換能器用于廣泛范圍的應用中的消費型電子裝置，所述應用例如游戲、增強現實、導航等等。由于這些消費型裝置常常是由電池供電的，因此對于此類電容性換能器的開發者的挑戰是找出此類裝置的噪聲與電力的最優平衡點。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種用于電容性換能器的激勵電路，包括：

電壓源，所述電壓源被配置成響應于接收到供電電壓而提供第一電壓；

耦合到所述電壓源的電壓生成器，所述電壓生成器被配置成接收所述第一電壓且產生大于所述供電電壓的第二電壓；以及

耦合到所述電壓源且耦合到所述電壓生成器的控制電路，所述控制電路被配置成將系統接地、所述第一電壓和所述第二電壓中的任一個提供到所述電容性換能器的第一端和第二端，所述控制電路被配置成將呈具有相反極性的兩個連續刺激形式的所述系統接地和所述第二電壓施加到所述第一和第二端。

在一個或多個實施例中，所述電壓源包括被配置成接收所述源電壓且輸出不大于所述供電電壓的所述第一電壓的電壓調節器，和/或所述電壓源包括被配置成接收所述源電壓且輸出所述第一電壓的充電泵，所述第一電壓的值大于所述供電電壓。

在一個或多個實施例中，所述電壓源包括被配置成接收所述源電壓且輸出所述第一電壓的充電泵，所述第一電壓的值大于所述供電電壓。

在一個或多個實施例中，所述電壓生成器包括被配置成通過使所述第一電壓倍增而生成所述第二電壓的倍壓器，和/或所述電壓生成器包括被配置成輸出所述第二電壓的充電泵。

在一個或多個實施例中，所述控制電路被配置成在第一時間瞬間處經由所述電容性換能器的所述第一端將所述第二電壓作為所述兩個連續刺激中的第一刺激施加到所述電容性換能器的第一電容器；且

所述控制電路被進一步配置成在第二時間瞬間處經由所述第二端將所述第二電壓作為所述兩個連續刺激中的第二刺激施加到所述電容性換能器的第二電容器，所述第二瞬間在所述第一瞬間之后。

在一個或多個實施例中，所述控制電路被進一步配置成經由所述第二端將所述系統接地施加到所述第二電容器，同時所述第二電壓被施加到所述第一電容器，且被配置成經由所述第一端將所述系統接地施加到所述第一電容器，同時所述第二電壓被施加到所述第二電容器。

在一個或多個實施例中，所述第二電壓和所述系統接地布置在所述第一電壓的相反側上且與所述第一電壓等距定位。

在一個或多個實施例中，所述電容性換能器包括加速度計。

在一個或多個實施例中，所述第二電壓被配置成用于所述電容性換能器的電容器的電激勵，其中所述第二電壓包括隨所述第二電壓的量值增加而增加的第一噪聲貢獻；