[發明專利]一種MEMS閉環電容式加速度計高線性控制方法及系統

在審

• 申請號: 202310046653.2
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN116125099A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 陶啟;楊軍;陳李
• 申請（專利權）人: 江蘇元宇匯芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 成都元信知識產權代理有限公司 51234
• 代理人: 趙道剛

1.一種MEMS閉環電容式加速度計高線性控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：生成載波信號，并將所述載波信號和輸入閉環電容式加速度計的加速度信號調制為電容變化信號；

步驟2：將所述電容變化信號解調為差分模擬電壓信號，并將所述差分模擬電壓信號轉換為差分數字電壓信號；

步驟3：根據所述差分數字電壓信號生成閉環控制所需的閉環控制量，并根據所述閉環控制量計算施加至所述上極板的上極板電壓U_T和施加至所述下極板的下極板電壓U_B；

步驟4：根據施加至所述上極板的上極板電壓U_T和施加至所述下極板的下極板電壓U_B產生的靜電力消除所述閉環電容式加速度計的質量塊在加速度下敏感到的慣性力，并根據所述閉環控制量計算加速度測量值。

2.如權利要求1所述的一種MEMS閉環電容式加速度計高線性控制方法，其特征在于，所述步驟3的具體操作為：根據所述閉環控制量，結合閉環電容式加速度計參數，計算施加至所述上極板的上極板電壓U_T和施加至所述下極板的下極板電壓U_B；所述閉環電容式加速度計參數用于指示所述閉環電容式加速度計獲得的最大量程。

3.如權利要求2所述的一種MEMS閉環電容式加速度計高線性控制方法，其特征在于，所述計算施加至所述上極板的上極板電壓U_T的具體操作為：

計算施加至所述下極板的下極板電壓U_B的具體操作為：

其中，ΔB為閉環控制量，B為閉環電容式加速度計參數。

4.如權利要求2所述的一種MEMS閉環電容式加速度計高線性控制方法，其特征在于，步驟4中所述計算加速度測量值的具體操作為：

a_det＝Constant+Scale*ΔB

其中，ΔB為閉環控制量，Constant為實際零偏測試得到的零偏，Scale為標度因子測試得到的標度因子，a_det為加速度測量值。

5.一種MEMS閉環電容式加速度計控制系統，與閉環電容式加速度計連接；所述閉環電容式加速度計包括加速度計敏感結構；所述加速度計敏感結構包括上極板、下極板、中間極板、質量塊；其特征在于，所述閉環電容式加速度計閉環控制系統包括處理模塊、載波模塊、CV轉換模塊；所述載波模塊的輸入端輸入載波信號，輸出端與所述中間極板連接；所述中間極板與所述質量塊連接；所述CV轉換模塊的輸入端與所述中間極板連接，輸出端與所述處理模塊的輸入端連接；所述處理模塊的輸出端與所述上極板、所述下極板連接；所述載波模塊，用于將所述載波信號和輸入所述閉環電容式加速度計的加速度信號調制為電容變化信號；

所述CV轉換模塊，用于將所述電容變化信號解調為差分模擬電壓信號；

所述處理模塊，用于將所述差分模擬電壓信號轉換為差分數字電壓信號，并根據所述差分數字電壓信號生成極板控制電壓信號；然后根據所述差分數字電壓信號生成閉環控制所需的閉環控制量，并根據所述閉環控制量計算施加至所述上極板的上極板電壓U_T和施加至所述下極板的下極板電壓U_B；最后根據施加至所述上極板的上極板電壓U_T和施加至所述下極板的下極板電壓U_B產生的靜電力消除所述閉環電容式加速度計的質量塊在加速度下敏感到的慣性力，并根據所述閉環控制量計算加速度測量值。