[發明專利]用于改善MEM加速度計的頻率響應的方法和裝置

在審

• 申請號: 202110079142.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN113156163A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: K·Q·恩古因;A·R·斯拜爾
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08;G01P15/125
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張丹

本公開涉及用于改善MEM加速度計的頻率響應的方法和裝置。公開一種用于測量加速度的傳感器裝置及其操作方法。在一些實施方案中，傳感器內部的電路將來自加速度計的測得的加速度信號數字化為數字化的加速度信號，并由傳感器內的數字均衡濾波器進行處理以提供均衡的加速度信號。均衡的加速度信號可以具有在延伸超出傳感器的加速度計內的MEMS傳感器的諧振頻率的頻率范圍內基本平坦的頻率響應。

技術領域

本申請涉及傳感器信號的數字處理。

背景技術

傳感器通過檢測感測到的狀況的變化來進行操作，并輸出代表感測到的狀況的電信號。感測到的狀況可以包括加速度、速度、壓力或其他機械或環境狀況。輸出電信號是時域信號，反映了所感測的條件隨時間變化的方式。輸出電信號也可以在幅度和頻率方面在頻域中表示。輸出電信號的大小可能會受到接收傳感器輸出的處理電路的特性的影響。在許多應用中，期望使用處理電路來增強傳感器元件的頻率響應。增強采用幅度調整的形式，從而使傳感器的帶寬變寬。

發明內容

公開一種用于測量加速度的傳感器裝置及其操作方法。在一些實施方案中，傳感器裝置內部的電路將來自加速度計的測得的加速度信號數字化為數字化的加速度信號，并由傳感器內的數字均衡濾波器進行處理以提供均衡的加速度信號。均衡的加速度信號可以具有在延伸超出傳感器的加速度計內的MEMS傳感器的諧振頻率的頻率范圍內基本平坦的頻率響應。

在一些實施方案中，提供了一種用于操作傳感器裝置的方法。傳感器裝置包括加速度計。加速度計具有微機電系統(MEM)傳感器。該方法包括：在所述加速度計的輸出端測量加速度信號；基于所述加速度信號產生數字化的加速度信號；和使用數字均衡濾波器處理數字化的加速度信號以產生均衡的加速度信號。

在一些實施方案中，提供傳感器裝置。傳感器裝置包括：具有微機電系統(MEM)傳感器的加速度計；非易失性存儲器，被配置為存儲表示所述MEMS傳感器的一個或多個機械特性的一個或多個系數；電路，被配置為：在所述加速度計的輸出端測量加速度信號，并且基于所述加速度信號產生數字化的加速度信號。傳感器裝置還包括數字均衡濾波器，被配置為基于所述數字化的加速度信號生成均衡的加速度信號。

在一些實施方案中，提供一種傳感器系統。該傳感器系統包括具有輸出的加速度計；和用于在輸出端均衡加速度信號的裝置。

附圖說明

將參考以下附圖描述本申請的各個方面和實施例。應當理解，附圖不一定按比例繪制。出現在多個圖中的項目在所有出現的圖中均用相同的參考數字表示。在圖中：

圖1是根據一些實施例的傳感器裝置的高級框圖；

圖2是示出根據一些實施例的幾個示例性傳感器的頻率響應曲線的模擬數據圖；

圖3是根據一些實施例的用于執行數字均衡的示例性過程的流程圖；

圖4是根據一些實施例的利用數字均衡濾波器執行數字均衡的示例性過程的流程圖；

圖5是根據一些實施例的在提供溫度補償的同時執行加速度信號的數字均衡的示例性過程的流程圖；

圖6是示出根據示例性實施例的電路和數字均衡濾波器的組件的框圖。

圖7是容納一個或多個本申請中公開的類型的傳感器的電子設備的示意圖。

具體實施方式

本申請的各方面針對一種用于測量傳感器的加速度的傳感器裝置。發明人已經意識到并認識到，在某些應用中，例如檢測與語音有關的聲振動，期望所測量的加速度的頻率響應在很寬的頻率范圍內基本平坦。發明人還認識到，在基于具有MEMS傳感器的MEM加速器的傳感器中，所測量加速度的頻率響應的平坦度通常取決于MEM加速器的測量帶寬，而帶寬本身受MEMS傳感器的共振行為的影響，例如其諧振頻率f₀和品質因數Q。