[發明專利]數字消除時鐘抖動引起的噪聲

在審

• 申請號: 201910566522.0
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110661526A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: T.邁爾;C.埃澤克韋
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H03L7/091
• 分類號: H03L7/091;H03L7/093;H03L7/099;G01C19/5776
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周學斌;陳嵐

數字消除時鐘抖動引起的噪聲。用于處理來自陀螺儀的信號的系統，其包括：至少一個驅動信道和至少一個感測信道。驅動信道包括模數轉換器（ADC）、同相解調器、至少一個濾波器和鎖相環。感測信道包括ADC、同相解調器、正交相位解調器以及用于同相和正交相位解調器的濾波器。該系統包括數字減法電路，其從來自傳感信道的速率信號的同相分量減去來自驅動信道的驅動信號的同相分量，以生成感測軸輸出信號。

相關申請的交叉引用

本申請要求保護Mayer等人在2018年6月28日提交的題為“DIGITAL CANCELATION OFCLOCK JITTER INDUCED NOISE”的美國臨時申請序列號62/691,576的優先權，該美國臨時申請的公開內容由此整體地通過引用結合于本文。

技術領域

本公開一般涉及陀螺儀傳感器，并且更特別地，涉及用于校正來自陀螺儀傳感器的輸出信號中的誤差的電路。

背景技術

陀螺儀通常被用于感測物體沿一個或多個旋轉軸的旋轉或姿態。例如，陀螺儀長期以來一直被用在海軍艦艇、航空器和航天器中以識別飛行器的旋轉，以及被用在穩定性控制系統中。最近，陀螺儀已經被結合在微機電（MEM）設備中。雖然經典的陀螺儀圍繞軸旋轉，MEMS陀螺儀通常包括振動元件，該振動元件使用光刻工藝、在集成電路中形成，該集成電路適合于安裝到印刷電路板或與其他電子組件一起安裝。因為MEMS設備圍繞軸旋轉，振動元件的振蕩平面傾向于保持恒定，并且來自MEMS傳感器的調制電信號對應于用于MEMS設備的支撐圍繞軸的姿態。一些MEMS設備包括：多個振動陀螺儀元件，其使得能夠在三維空間中感測沿多個軸的旋轉。

為了將陀螺儀不斷擴展到更苛刻的CE應用中，可以觀察到對ASIC實現方式的更小工藝節點的移動以及對更多數字中心設計的轉變。實現向更數字化的轉變的有效方式是在開始時將來自陀螺儀的信號數字化。

振動MEMS陀螺儀的輸出具有兩個主要信號分量：期望的所謂的速率信號和所謂的正交信號。后者是不想要的誤差信號，其與速率信號相比具有相同的頻率但是相移為90°。這種正交信號可以比需要由系統測量的滿標度速率信號大若干倍。

由于正交信號具有與速率信號相同的頻率，正交信號的采樣將使振蕩器的近載波（in-close）相位噪聲折疊到信號帶中，因此降低了系統的噪聲性能。正交越大，噪聲損失（penalty）越大。

由于當今MEMS陀螺儀的較大正交信號，陀螺儀輸出的直接采樣需要具有非常小時鐘抖動的時鐘信號，以避免在存在較大正交信號時該抖動的噪聲折疊。

附圖說明

圖1描繪了用于消除數字陀螺儀中的時鐘抖動引起的噪聲的電路的第一實施例。

圖2描繪了用于消除數字陀螺儀中的時鐘抖動引起的噪聲的電路的第二實施例。

圖3描繪了用于消除數字陀螺儀中的時鐘抖動引起的噪聲的電路的第三實施例。

具體實施方式

出于促進理解本公開的原理的目的，現在將對在附圖中圖示并且在下面的書面說明書中描述的實施例做出參考。要理解的是，并不意圖由此限制本發明的范圍。進一步理解的是，本公開包括對圖示實施例的任何更改和修改，并且包括本公開的原理的進一步應用，如本公開所屬領域的普通技術人員通常會想到的那樣。

如本文中使用的，術語同相信號指代來自傳感器的信號，該傳感器諸如陀螺儀傳感器，其攜帶來自傳感器的信息，該信息對應于傳感器在操作期間測量的屬性。例如，來自振動陀螺儀的同相信號是與陀螺儀傳感器中的振動元件的運動相對應的調制信號。

如本文中使用的，術語正交信號指代來自傳感器的另一信號，其與同相信號具有正交相位（90°相位偏移）。正交相位信號也被稱為正交誤差信號。理想地，同相信號與正交相位信號完全分離。然而，在實際電路中，相位偏移誤差可能使得僅測量同相信號是困難的。