[發明專利]相對于溫度變化穩定性提高的微機電諧振器系統

有效

• 申請號: 201811288309.X
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109728791B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: C·瓦爾扎西納;G·加特瑞;A·托齊奧;G·蘭格弗爾德
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;李春輝

1.一種MEMS諧振器系統，包括：

微機械諧振結構，所述微機械諧振結構包括：

可移動質量塊；

第一驅動電極裝置；

第二驅動電極裝置，其與所述第一驅動電極裝置不同；

第一感測電極裝置，其電容式地耦合至所述可移動質量塊；以及

第二感測電極裝置，其與所述第二驅動電極裝置不同，并且電容式地耦合至所述可移動質量塊；以及

耦合至所述微機械諧振結構的電子處理電路，所述電子處理電路包括：

第一諧振回路，其被配置為激發所述可移動質量塊的第一振動模式并且生成在第一諧振頻率的第一信號，所述第一振動模式由所述第一驅動電極裝置激發，所述第一信號由所述第一感測電極裝置生成；

第二諧振回路，其被配置為激發所述可移動質量塊的第二振動模式并且生成在第二諧振頻率的第二信號，所述第二振動模式由所述第二驅動電極裝置激發，所述第二信號由所述第二感測電極裝置生成；

溫度感測模塊，其被配置為接收所述第一信號和所述第二信號，并且根據所述第一諧振頻率的第一變化以及根據所述第二諧振頻率的第二變化，生成溫度變化的測量結果；以及

補償模塊，其被配置為接收所述第一信號，并且根據溫度變化的所述測量結果，補償由所述溫度變化造成的所述第一諧振頻率的所述第一變化，以生成在期望頻率的時鐘信號，所述期望頻率是所述第一諧振頻率的函數。

2.根據權利要求1所述的MEMS諧振器系統，其中所述溫度感測模塊被配置為根據所述第一諧振頻率的所述第一變化和所述第二諧振頻率的所述第二變化之間的差值，生成溫度變化的所述測量結果。

3.根據權利要求2所述的MEMS諧振器系統，其中所述溫度感測模塊被配置為根據以下表達式生成溫度變化的所述測量結果：

其中：ΔT是所述溫度變化；Δf₁是所述第一諧振頻率的所述第一變化；Δf₂是所述第二諧振頻率的所述第二變化；α與所述微機械諧振結構的材料的頻率溫度系數相關聯；f_0，1是所述第一諧振頻率在參考溫度的參考值；以及f_0，2是所述第二諧振頻率在所述參考溫度的相應參考值。

4.根據權利要求1所述的MEMS諧振器系統，其中所述溫度感測模塊包括積分器級，所述積分器級被配置為對在所述第一諧振頻率的所述第一信號進行積分達第一時間間隔，并且被配置為隨后對在所述第二諧振頻率的所述第二信號進行積分達第二時間間隔，并且所述溫度感測模塊被配置為基于對所述第一信號和所述第二信號的所述積分生成指示溫度變化的所述測量結果的信號。

5.根據權利要求1所述的MEMS諧振器系統，其中所述補償模塊包括分頻器級，所述分頻器級被配置為基于分頻因子生成作為所述第一諧振頻率的分數倍數或者約數的所述時鐘信號的所述期望頻率，所述分頻因子是溫度變化的所述測量結果的函數。

6.根據權利要求1所述的MEMS諧振器系統，

其中所述第一驅動電極裝置包括面向所述可移動質量塊的中心部分的驅動電極；

其中所述第一感測電極裝置包括面向所述可移動質量塊的中心部分并且相對于所述驅動電極位于所述可移動質量塊的所述中心部分的相對側的感測電極；

其中所述第二驅動電極裝置包括面向所述可移動質量塊的第一側向部分的第一驅動電極、和面向所述可移動質量塊的第二側向部分的第二驅動電極，所述第二側向部分與所述第一側向部分縱向地相對，所述第二驅動電極相對于所述第一驅動電極位于所述可移動質量塊的所述相對側；以及

其中所述第二感測電極裝置包括第一感測電極和第二感測電極，所述第一感測電極面向所述可移動質量塊的所述第一側向部分并且相對于所述第一驅動電極位于所述可移動質量塊的所述相對側，所述第二感測電極面向所述可移動質量塊的所述第二側向部分并且相對于所述第二驅動電極位于所述可移動質量塊的所述相對側。

7.根據權利要求1所述的MEMS諧振器系統，其中所述第一振動模式和所述第二振動模式對應于所述微機械諧振結構的兩種不同模式。