[發明專利]一種MEMS傳感器系統及其使用方法

有效

• 申請號: 202011133654.3
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112187271B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 周永健;李宗偉;洪林峰;韓可都;劉婧
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 梁凱

1.一種MEMS傳感器系統，其特征在于，包括：

MEMS傳感器，其包含有：上極板、中間極板以及下極板；

前置放大器，用于將所述MEMS傳感器輸出的電荷量轉化為模擬電壓信號輸出；所述前置放大器由運算放大器和反饋電容組成，所述反饋電容并聯在所述運算放大器的負向輸入端和所述運算放大器的輸出端之間，所述運算放大器的負向輸入端與所述MEMS傳感器的輸出端電性連接，所述運算放大器的正向輸入端接地；

補償電容，其第一端與所述中間極板電性連接，第二端接入共模電壓，用于存儲所述MEMS傳感器的部分電荷量，調節所述補償電容第二端接入的共模電壓值；

模數轉換器，與所述MEMS傳感器的輸出端電性連接，用于將所述模擬電壓信號轉換為數字電壓信號輸出；

數字信號處理器，與所述模數轉換器電性連接，用于對所述模數轉換器輸出的所述數字電壓信號進行噪聲壓制處理，并根據噪聲壓制處理后的所述數字電壓信號生成時序信號，且將所述時序信號輸出；

脈沖產生器，分別與所述數字信號處理器以及所述MEMS傳感器電性連接，用于根據所述時序信號產生脈沖信號，以驅動所述MEMS傳感器工作。

2.根據權利要求1所述的MEMS傳感器系統，其特征在于，還包括：數模轉換器；

所述數模轉換器的輸入端與所述模數轉換器的輸出端電性連接，所述數模轉換器的輸出端與所述補償電容的第二端電性連接，用于根據所述模數轉換器輸出的所述數字電壓信號，生成所述共模電壓。

3.根據權利要求2所述的MEMS傳感器系統，其特征在于，

所述數字信號處理器，還用于產生抵消直流偏置信號的數字序列，并將所述數字序列輸出至所述數模轉換器。

4.根據權利要求1所述的MEMS傳感器系統，其特征在于，所述脈沖產生器，還用于根據所述脈沖信號，控制所述上極板接參考電壓或者所述下極板接參考電壓，當所述上極板接所述參考電壓時，所述下極板接地或者接0V電壓，當所述下極板接所述參考電壓時，所述上極板接地或者接0V電壓。

5.根據權利要求4所述的MEMS傳感器系統，其特征在于，所述數字信號處理器，還用于將所述模數轉換器輸出的第一數字電壓信號與第二數字電壓信號相減后，輸出變化的脈沖信號；其中，所述第一數字電壓信號為所述上極板接所述參考電壓時，所述模數轉換器輸出的信號，所述第二數字電壓信號為所述下極板接所述參考電壓時，所述模數轉換器輸出的信號。

6.根據權利要求1所述的MEMS傳感器系統，其特征在于，所述脈沖信號為固定寬度的脈沖信號，或者為隨著所述時序信號變化而調整寬度的脈沖信號。

7.根據權利要求1所述的MEMS傳感器系統，其特征在于，所述脈沖產生器還包含有用于降低時鐘抖動噪聲的時鐘抖動濾波器。

8.一種MEMS傳感器系統的使用方法，其特征在于，所述MEMS傳感器系統為權利要求1-7任一項所述的MEMS傳感器系統，所述方法包括：

通過前置放大器將MEMS傳感器輸出的電荷量轉化為模擬電壓信號輸出；

通過補償電容存儲所述MEMS傳感器的部分電荷量；

通過模數轉換器將所述模擬電壓信號轉換為數字電壓信號輸出；

通過數字信號處理器對所述模數轉換器輸出的所述數字電壓信號進行噪聲壓制處理，并根據噪聲壓制處理后的所述數字電壓信號生成時序信號，且將所述時序信號輸出；

通過脈沖產生器根據所述時序信號產生脈沖信號，以驅動所述MEMS傳感器工作。

9.根據權利要求8所述的MEMS傳感器系統的使用方法，其特征在于，還包括：

通過數模轉換器根據所述模數轉換器輸出的所述數字電壓信號，生成所述共模電壓。

10.根據權利要求8所述的MEMS傳感器系統的使用方法，其特征在于，所述脈沖信號為固定寬度的脈沖信號，或者為隨著所述時序信號變化而調整寬度的脈沖信號。