[實用新型]三通道分時復用檢測電路的MEMS陀螺儀

有效

• 申請號: 202223555455.9
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN219178583U
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 黃莉;儲莉玲;蔣樂躍
• 申請（專利權）人: 美新半導體（天津）有限公司
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56
• 代理公司: 蘇州簡理知識產權代理有限公司 32371
• 代理人: 龐聰雅

本實用新型提供一種MEMS陀螺儀，其包括：MEMS慣性傳感部分，其包括：多個軸的檢測電容組；陀螺接口電路，其包括：檢測電路和數字處理電路；所述檢測電路包括多路復用器、檢測電荷放大器、檢測混頻器和檢測模數轉換器。所述多路復用器的每組輸入端與對應的一個軸的檢測電容組相連，所述多路復用器的輸出端與所述檢測電荷放大器的輸入端相連。所述多路復用器基于選通信號在連續的多個選通循環中的每個選通循環內依次選擇多個軸中的每個軸的檢測電容組與所述檢測電荷放大器的輸入端相連，每個軸的檢測電容組被所述多路復用器選通預定時長。這樣，多個軸復用同一個檢測電路，以減小電路面積和功耗。

【技術領域】

本實用新型涉及陀螺儀技術領域，尤其涉及一種MEMS(Micro-Electro-Mechanical?System,微機電系統)陀螺儀。

【背景技術】

陀螺儀是一種基于哥氏力效應的角速度傳感器，具有低功耗、小體積、低成本、易集成等優點，被廣泛應用于航空航天、汽車電子、機器人等領域。

陀螺接口電路采用高度集成的ASIC(Application?Specific?IntegratedCircuit，專用集成電路)實現。ASIC電路具有精度高、體積小、低成本以及環境適應性強等優點，易于滿足MEMS陀螺儀的批量化測調等實用化需求，能否實現MEMS陀螺接口電路集成化成為制約器件高性能、小型化和低成本的瓶頸。

陀螺接口電路分為驅動電路和檢測電路兩部分。驅動電路是MEMS陀螺儀中重要的測控電路。它產生驅動信號來控制陀螺儀質量塊起振并穩定振動，同時為檢測電路提供解調參考信號。硅陀螺自激驅動電路穩定性是目前驅動電路的難點之一。由陀螺驅動信號相位噪聲帶來的幅值穩定性和頻率穩定性直接影響角速度穩定性。傳統模擬驅動電路，由于模擬器件的可靠性較差，精度較低，性能參數易受溫度、老化等因素影響，導致驅動電路的穩定性和環境適應性較差，并且模擬電路不易實現先進的控制算法。檢測電路用于讀出傳感器的輸出信號。高精度陀螺儀對檢測電路的微弱信號檢測、噪聲抑制、誤差消除、環境適應性及溫度補償等能力有很高要求。

此外，硅微陀螺基于硅微機械加工工藝制造。由于加工誤差等非理想因素的存在，驅動方向和檢測方向的運動之間還存在其他耦合機制，最為顯著的是彈性耦合，其造成的檢測振動與哥氏效應引起的檢測振動在相位上相差90度，故被稱為正交誤差。正交誤差直接影響陀螺儀的零偏穩定性和零偏溫度穩定性等關鍵性能。

另外，目前多軸陀螺儀已經成為主流，為檢測每一個軸的檢測電容組的輸出信號，需要為其配備一個檢測電路，這增加了電路面積和功耗。

因此，亟需提出一種新的技術方案來解決上述問題。

【實用新型內容】

本實用新型的目的之一在于提供一種MEMS陀螺儀，其多個通道復用同一個檢測電路，以減小電路面積和功耗。

根據本實用新型的一個方面，本實用新型提供一種MEMS陀螺儀，其包括：MEMS慣性傳感部分，其包括：多個軸的檢測電容組；陀螺接口電路，其包括：檢測電路和數字處理電路；所述檢測電路包括多路復用器、檢測電荷放大器、檢測混頻器和檢測模數轉換器，所述多路復用器包括有多組輸入端、輸出端和選通控制端，所述多路復用器的每組輸入端與對應的一個軸的檢測電容組相連，所述多路復用器的輸出端與所述檢測電荷放大器的輸入端相連，所述檢測電荷放大器的輸出端與所述檢測混頻器的輸入端相連，所述檢測混頻器的輸出端與所述檢測模數轉換器的輸入端相連，所述檢測模數轉換器的輸出端連接至所述數字處理電路，所述數字處理電路的一個輸出端與所述選通控制端相連，所述多路復用器基于所述選通控制端的選通信號在連續的多個選通循環中的每個選通循環內依次選擇三個軸中的每個軸的檢測電容組與所述檢測電荷放大器的輸入端相連，每個軸的檢測電容組被所述多路復用器選通預定時長。

與現有技術相比，本實用新型通過多路復用器使得多個軸復用同一個檢測電路，以減小電路面積和功耗。

【附圖說明】