正交修正设备和方法及含MEMS器件和控制电路的系统技术方案

本发明专利技术是MEMS器件正交偏移消除。除其他以外，本申请讨论了来自微机电系统(MEMS)器件(例如，MEMS陀螺仪)的传感信息的正交消除设备和方法。在某些示例中，正交修正设备可包括：驱动电荷至电压(C2V)转换器，其被配置为提供MEMS陀螺仪的检测质量的驱动信息；传感C2V转换器，其被配置为提供所述检测质量的传感信息；相移模块，其被配置为提供所述驱动信息的相移信息；驱动解调器，其被配置为接收所述驱动信息和所述相移信息，并且提供经解调的驱动信息；以及传感解调器，其被配置为接收所述传感信息和所述相移信息，并且提供经解调的传感信息，其中所述正交修正设备被配置为使用经解调的驱动信息和经解调的传感信息提供经修正的传感信息。

【技术实现步骤摘要】
正交修正设备和方法及含MEMS器件和控制电路的系统
本申请讨论微机电系统(MEMS)，更具体地，本申请讨论用于MEMS器件的正交消除设备和方法。
技术实现思路
除其他以外，本申请讨论了来自微机电系统(MEMS)器件(例如，MEMS陀螺仪)的传感信息的正交消除设备和方法。在某些示例中，正交修正设备可包括：驱动电荷至电压(C2V)转换器，其被配置为提供MEMS陀螺仪的检测质量的驱动信息；传感C2V转换器，其被配置为提供所述检测质量的传感信息；相移模块，其被配置为提供所述驱动信息的相移信息；驱动解调器，其被配置为接收所述驱动信息和所述相移信息，并且提供经解调的驱动信息；以及传感解调器，其被配置为接收所述传感信息和所述相移信息，并且提供经解调的传感信息，其中所述正交修正设备被配置为使用经解调的驱动信息和经解调的传感信息提供经修正的传感信息。本申请还公开了一种方法，包括：使用驱动电荷至电压(C2V)转换器来提供MEMS陀螺仪的检测质量的驱动信息；使用传感C2V转换器来提供所述检测质量的传感信息；使用所述驱动信息和相移模块来提供所述驱动信息的相移信息；使用驱动解调器和所述相移信息来解调所述驱动信息，以提供经解调的驱动信息；使用传感解调器和所述相移信息解调所述传感信息，以提供经解调的传感信息；以及使用经解调的驱动信息和经解调的传感信息来消除所述传感信息的正交误差，以提供经修正的传感信号。本申请进一步公开了一种系统，包括：MEMS器件，包括检测质量；控制电路，其被配置为提供所述检测质量的传感信息，所述控制电路包括：驱动电荷至电压(C2V)转换器，其被配置为耦合至所述检测质量，并且提供所述检测质量的驱动信息；传感C2V转换器，其被配置为接收来自所述检测质量的传感信号，并且提供所述检测质量的传感信息；相移模块，其被配置为使用所述驱动信息来提供相移信息；驱动解调器，其被配置为接收所述相移信息和所述驱动信息，以提供经解调的驱动信号；传感解调器，其被配置为接收所述相移信息和所述传感信息，以提供经解调的传感信号；以及求和节点，其被配置为消除所述传感信息的正交误差，并且使用经解调的驱动信号和经解调的传感信号之和来提供经修正的传感信号。本节意在提供本专利申请的主题的概述。其并非意在提供本申请的排他性或穷尽性的解释。本文包括了详细的描述，以提供关于本专利申请的进一步信息。附图说明在附图中(这些附图不一定是按照比例绘制的)，相似的数字可以描述不同的视图中的类似组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示类似组件的不同实例。附图通过举例说明而非限制的方式概括地示出了本文中讨论的各个实施例。图1示出用于消除MEMS器件的正交偏移的现有电路100。图2概括地示出用于消除在MEMS陀螺仪传感器信号上出现的正交误差的示例性传感器电路。图3概括地示出用于MEMS器件的示例正交消除电路。具体实施方式诸如MEMS陀螺仪之类的MEMS器件可以包括悬挂的检测质量(proofmass)，检测质量受驱动激发，以共振频率进行振荡。振荡的检测质量可以包括悬挂的检测质量部分，在受到转动运动时，这部分偏转。科里奥利效应(Corioliseffects)可以用来解释检测质量部分的偏转。与悬挂的检测质量部分相关的电容式传感器可以提供传感器信号，该传感器信号指示转动运动和所导致的科里奥利力，科里奥利力能影响悬挂的检测质量部分。在某些示例中，检测质量常常可以是半导体材料的层或层系列。在某些示例中，可以使用集成电路技术来制造检测质量，并且可使用各种层创建和刻蚀技术来制造各种机械特征。大体而言，检测质量可以包括不规则性，尽管较小，但却在用于制造MEMS器件的制造方法的正常变动内。图1示出用于消除MEMS器件的正交偏移或正交误差的现有电路100。所述电路可包括：第一输入端，其用于耦合到MEMS器件(例如，MEMS陀螺仪101)的驱动传感电极(gdp、gdn)；第二输入端，其用于耦合到MEMS陀螺仪101的传感器电极(gcxp、gcxn)；驱动电荷至电压(C2V)转换器102；传感C2V转换器103；模拟修正放大器104；90度相移模块105；解调器106；以及模拟至数字转换器(ADC)107。驱动C2V转换器102可以将与电容性驱动电极或电容性驱动电极组(gdp、gdn)相关的电荷转换为电压。在某些示例中，电容性驱动电极(gdp、gdn)可以用于对驱动信息进行传感，驱动信息包括由MEMS陀螺仪101的驱动引起的检测质量的振荡运动。在某些示例中，自电容性驱动电极(gdp、gdn)接收的驱动信息可以用于控制MEMS陀螺仪101检测质量的振荡，使得检测质量以稳定振幅在稳定频率处振荡。传感C2V转换器103可以将与MEMS陀螺仪101的电容性传感电极(gcxp、gcxn)相关的电荷转换为电压，以提供与MEMS陀螺仪相关的传感信息。在某些示例中，传感信息可以包括与MEMS陀螺仪101的检测质量的科里奥利效应运动相关的信息。在某些示例中，传感电极(gcxp、gcxn)可以提供电荷信号，电荷信号指示悬挂的检测质量部分的偏转。悬挂的检测质量部分的偏转可以指示MEMS陀螺仪101在特定方向上的运动。在某些示例中，MEMS陀螺仪101可以包括若干个传感电极或传感电极组(gcxp、gcxn)，以感应一个或多个方向上的陀螺仪的运动。由于与MEMS陀螺仪101的制造相关的不规则性，例如与检测质量相关的不规则性，检测质量部分可能会因为检测质量的振动而在传感感兴趣的方向上偏转，因此自传感电极(gcxp、gcxn)接收的传感信号可以包括检测质量振荡信息以及与MEMS陀螺仪101的运动相关的信息。传感信号中接收的检测质量振荡信息即所谓正交偏移或正交误差。模拟修正放大器104可以自驱动C2V转换器102接收驱动传感信号，并且可以将驱动传感信号的放大版本相加到传感信号上，以大体上消除传感信号中的正交误差，并提供经修正的传感信号或经修正的传感信息。传感C2V转换器103可以从传感电极(gcxp、gcxn)接收正交误差大体上从其消除的电容性传感信号，并可以将信号转换为指示MEMS陀螺仪101的运动速率(例如，MEMS陀螺仪101的转动速率)的电压。相移模块105可以与解调器106一起用于解调传感C2V转换器103的电压信号，以提供速率输出信号。在示例电路中，ADC107可将速率输出信号转换为速率输出信号的数字表示，以待进一步的处理。本专利技术人认识到，正交消除电路(例如，图1中示出的电路)可以有效降低MEMS陀螺仪传感信号中的正交误差，但也会向传感信号引入噪声和漂移，噪声和漂移可以使可自MEMS陀螺仪101获得的运动信息的准确度和性能恶化。例如，本专利技术人认识到，数字传感和正交消除电路可以降低自正交消除电路的模拟组件引入的噪声和相位漂移，例如，由图1的模拟修正放大器104引入的噪声和漂移。图2概括地示出示例性的正交消除电路200，包括：驱动传感C2V转换器202；传感C2V转换器203；相移模块205；驱动解调器210和传感解调器211；以及修正放大器204。驱动传感C2V转换器202可以对MEMS陀螺仪201的检测质量的驱动传感电极(gdp、gdn)上的电荷进行转换，以提供指示检测质量的平面内振荡动作的电压信号。传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正交修正设备，包括：驱动电荷至电压(C2V)转换器，其被配置为提供MEMS陀螺仪的检测质量的驱动信息；传感C2V转换器，其被配置为提供所述检测质量的传感信息；相移模块，其被配置为提供所述驱动信息的相移信息；驱动解调器，其被配置为接收所述驱动信息和所述相移信息，并且提供经解调的驱动信息；传感解调器，其被配置为接收所述传感信息和所述相移信息，并且提供经解调的传感信息；以及其中，所述正交修正设备被配置为使用经解调的驱动信息和经解调的传感信息来提供经修正的传感信息。

【技术特征摘要】
2012.04.05 US 61/620,6531.一种正交修正设备，包括：驱动电荷至电压C2V转换器，其被配置为提供MEMS陀螺仪的检测质量的驱动信息；传感C2V转换器，其被配置为提供所述检测质量的传感信息；相移模块，其被配置为接收所述驱动信息并且提供所述驱动信息的相移信息；驱动解调器，其被配置为接收所述驱动信息和所述相移信息，并且提供经解调的驱动信息；传感解调器，其被配置为接收所述传感信息和所述相移信息，并且提供经解调的传感信息；以及其中，所述正交修正设备被配置为使用经解调的驱动信息和经解调的传感信息来提供经修正的传感信息，其中，所述正交修正设备还包括修正放大器，所述修正放大器被配置为接收经解调的驱动信息，并且提供放大的经解调的驱动信息，其中，所述正交修正设备被配置为使用所述放大的经解调的驱动信息和经解调的传感信息来提供经修正的传感信息，或所述驱动解调器包括第一模拟至数字转换器，所述第一模拟至数字转换器被配置为接收经解调的驱动信息，并且提供经解调的驱动信息的数字表示，其中，所述驱动解调器包括修正放大器，所述修正放大器被配置为对经解调的驱动信息的数字表示的电平进行调节，以提供修正信号来消除经传感的信息的正交误差。2.根据权利要求1所述的正交修正设备，包括：求和节点，其被配置为使用经解调的驱动信息和经解调的传感信息来提供经修正的传感信息。3.根据权利要求1所述的正交修正设备，其中，当所述正交修正设备被配置为使用所述放大的经解调的驱动信息和经解调的传感信息来提供经修正的传感信息时，所述正交修正设备包括：求和节点，其被配置为使用所述放大的经解调的驱动信息和经解调的传感信息来提供经修正的传感信息。4.根据权利要求1所述的正交修正设备，包括：模拟至数字转换器，其被配置为接收经修正的传感信息，并且提供经修正的传感信息的数字表示。5.根据权利要求1所述的正交修正设备，其中，当所述修正放大器被配置为对经解调的驱动信息的数字表示的电平进行调节以提供所述修正信号来消除经传感的信息的正交误差时，所述传感解调器包括：第二模拟至数字转换器，其被配置为接收经解调的传感信息，并且提供经解调的传感信息的数字表示。6.根据权利要求5所述的正交修正设备，其中，求和节点包括：数字求和节点，其被配置为对经解调的驱动信息的数字表示和经解调的传感信息的数字表示进行组合，以消除经解调的传感信息的正交误差，并且提供数字的、经修正的传感信息。7.一种正交修正方法，包括：使用驱动电荷至电压C2V转换器来提供MEMS陀螺仪的检测质量的驱动信息；使用传感C2V转换器来提供所述检测质量的传感信息；使用所述驱动信息和用于接收所述驱动信息的相移模块来提供所述驱动信息的相移信息；使用驱动解调器和所述相移信息来解调所述驱动信息，以提供经解调的驱动信息；使用传感解调器和所述相移信息解调所述传感信息，以提供经解调的传感信息；以及使用经解调的驱动信息和经解调的传感信息来...

【专利技术属性】
技术研发人员：约恩·奥普里斯，H·陶，S·李，
申请(专利权)人：快捷半导体苏州有限公司，快捷半导体公司，
类型：发明
国别省市：