[發明專利]應用于MEMS慣性器件的相位調節裝置及方法

有效

• 申請號: 202011639780.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112815938B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 任臣;楊擁軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;H03L7/093
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 秦敏華

本發明適用于MEMS慣性器件技術領域，提供了一種應用于MEMS慣性器件的相位調節裝置及方法，該裝置包括：依次連接的波形轉換模塊、數字量轉換模塊和濾波器相移模塊；波形轉換模塊用于將MEMS慣性器件諧振器輸出的諧振信號轉換為方波信號；數字量轉換模塊用于根據方波信號，輸出正比于諧振信號的周期的數字量；濾波器相移模塊用于根據數字量調節濾波器相移模塊的中心頻率，使濾波器相移模塊的中心頻率等于諧振信號的頻率，并根據調節后的濾波器相移模塊對諧振信號進行濾波，使輸出后的濾波信號的相位保持恒定，進而避免因相位變化導致無法滿足相位要求較高的場合的要求的問題。

技術領域

本發明屬于MEMS慣性器件技術領域，尤其涉及一種應用于MEMS慣性器件的相位調節裝置及方法。

背景技術

對于微機電系統(MicroElectroMechanicalSystems，MEMS)慣性器件，由于客觀存在的加工不一致問題，會導致同一批次的MEMS慣性器件的諧振頻率不同；而且隨著溫度的變化，MEMS慣性器件的諧振頻率也會發生漂移。

然而，由于常見電路如濾波器的相位延遲會隨著信號頻率的變化而變化，則上述MEMS慣性器件的諧振頻率變化會導致相位變化，但是，在MEMS慣性器件中，需要對處理的諧振信號進行精確相位控制，要求某一部件對不同頻率的諧振信號的相位延遲是不變的。如果相位延遲會隨著諧振頻率的變化而變化，對于一些相位要求較高的場合，如正交解調中相位變化會導致正交解調相位角的變化，從而影響慣性器件零位的性能?；蛘哒答伒南辔蛔兓瘯е掠行Х答佔冃?，消耗更多的功耗，導致性能衰減。

因此，在MEMS器件中，如何使相位變化不隨MEMS慣性器件的諧振頻率變化而變化成為亟待解決的問題

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種應用于MEMS慣性器件的相位調節裝置，以解決現有技術中相位變化隨MEMS慣性器件的諧振頻率變化而變化的問題。

本發明實施例的第一方面提供了一種應用于MEMS慣性器件的相位調節裝置，包括：

波形轉換模塊、數字量轉換模塊和濾波器相移模塊；

所述波形轉換模塊的輸入端用于與MEMS慣性器件諧振器的輸出端連接，所述波形轉換模塊的輸出端與所述數字量轉換模塊的輸入端連接，所述波形轉換模塊用于將MEMS慣性器件諧振器輸出的諧振信號轉換為方波信號；

所述數字量轉換模塊的輸出端與所述濾波器相移模塊的輸入端連接，所述數字量轉換模塊用于根據所述方波信號，輸出正比于所述諧振信號的周期的數字量；

所述濾波器相移模塊的輸入端還用于與所述MEMS慣性器件諧振器的輸出端連接，所述濾波器相移模塊的輸出端輸出濾波信號，所述濾波器相移模塊用于根據所述數字量調節所述濾波器相移模塊的中心頻率，使調節后的濾波器相移模塊的中心頻率等于所述諧振信號的頻率，并根據調節后的濾波器相移模塊對所述諧振信號進行濾波，使所述濾波信號的相位保持恒定。

本發明實施例的第二方面提供了一種應用于MEMS慣性器件的相位調節方法，采用上述任一項所述的相位調節裝置，所述應用于MEMS慣性器件的相位調節方法包括：

獲取MEMS慣性器件諧振器的諧振信號，并根據所述諧振信號獲得方波信號；

根據所述方波信號和電流源獲得第一電壓信號和第二電壓信號；

將所述第一電壓信號輸入到比較器的同相輸入端，將所述第二電壓信號輸入到所述比較器的反相輸入端；

所述比較器對所述第一電壓信號和所述第二電壓信號進行比較，當所述第一電壓信號大于所述第二電壓信號時，輸出高電平，使累加器的計數結果加1；

根據所述累加器的計數結果更新所述第一電壓信號，直到更新后的第一電壓信號等于所述第二電壓信號，并將當前累加器的計數結果輸入濾波器；