一种陀螺仪检测电路、陀螺仪及电子设备制造技术

一种陀螺仪检测电路、陀螺仪及电子设备，用于解决的陀螺仪中的正交误差信号制约陀螺仪的性能的问题。该检测电路包括：第一放大器，其输入端与陀螺仪的敏感模态信号输出端相连；第二放大器，其输入端与陀螺仪的驱动模态信号输出端相连；乘法器，用于将第二放大器的输出信号乘以系数信号作为乘法器的输出，其输出信号的相位与驱动模态信号的相位相同；减法器，减法器的第一输入端与第一放大器的输出端相连，减法器的第二输入端与乘法器的输出端相连，用于将第一输入端的信号减去第二输入端的信号作为减法器的输出；其中，在乘法器的系数信号为第一系数信号时，减法器输出的信号中与驱动模态信号相位相同的信号的幅度小于等于设定阈值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，特别涉及一种陀螺仪检测电路、陀螺仪及电子设备。
技术介绍
微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem；简称：MEMS)结构的陀螺仪(gyroscope)具有体积小、重量轻、功耗低、易数字化等优点，广泛应用于民用、国防领域。微机电系统陀螺仪中应用最广泛的是振动陀螺仪，振动陀螺仪主要利用科里奥利力，将输入角速度量转换为位移，然后通过电压或压电等方式将位移检测出来，位移量与施加的角速度量成正比，因此，通过检测电容值的变化可以确定出角速度。具体的，参照图1，为微机械陀螺仪的简化模型示意图，质量块m在激励电压的驱动下，沿X轴方向(称为：驱动方向)作往复振动，称为驱动模态，与驱动方向相垂直的电容可以检测到电容值变化，进而输出驱动模态信号，根据驱动模态信号可以确定出质量块在驱动方向上的振幅。当外部施加一个绕Z轴的角速度时，质量块受到科里奥利力的作用，产生Y轴方向(称为：敏感方向)上的振动，称为敏感模态，与敏感方向相垂直的电容可以检测到电容值变化，进而输出敏感模态信号，根据敏感模态信号可以确定出质量块在敏感方向上的振幅，进而根据敏感方向上的振幅确定出角速度值。实际情况中，由于加工精度和材料残存应力等因素的影响，振动陀螺仪的对应驱动方向的驱动轴与对应敏感方向的敏感轴不能完全垂直，导致陀螺仪在驱动方向上的振动会在敏感方向上产生分量，因此，即使在无角速度输入时，敏感方向上的电容仍然能够检测到因该位移分量产生的输出信号。该输出信号与检测方向上的振动产生的有效信号相位相差90°，因此被称为正交误差信号。正交误差信号随温度等外界环境而变化，是微机械陀螺仪机械耦合的主要误差信号，不仅会导致系统的零漂移不稳定，还会导致检测电路饱和，制约陀螺仪的性能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种陀螺仪检测电路、陀螺仪及电子设备，用于解决的陀螺仪中的正交误差信号制约陀螺仪的性能的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种陀螺仪检测电路，包括：第一放大器，所述第一放大器的输入端与陀螺仪的敏感模态信号输出端相连；第二放大器，所述第二放大器的输入端与所述陀螺仪的驱动模态信号输出端相连；乘法器，所述乘法器的输入端与所述第二放大器的输出端相连，所述乘法器用于将所述第二放大器的输出信号乘以系数信号作为所述乘法器的输出，所述乘法器输出信号的相位与所述驱动模态信号的相位相同；减法器，所述减法器的第一输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述减法器的第二输入端与所述乘法器的输出端相连，所述减法器用于将所述第一输入端的信号减去所述第二输入端的信号作为所述减法器的输出；其中，在所述乘法器的系数信号为第一系数信号时，所述减法器输出的信号中与所述驱动模态信号相位相同的信号的幅度小于等于设定阈值。可选的，所述检测电路还包括：第一解调器，所述第一解调器的输入端与所述减法器的输出端相连，所述第一解调器用于将所述第一解调器的输入信号中与所述驱动模态信号相位相同的信号解调为直流信号，并输出所述直流信号；误差反馈电路，所述误差反馈电路的输入端与所述第一解调器的输出端相连，所述误差反馈电路的输出端与所述乘法器的第二输入端相连，所述误差反馈电路用于根据所述第一解调器的输出的所述直流信号调整所述乘法器的系数信号，以使所述第一解调器的输出的所述直流信号逼近所述设定阈值。可选的，所述误差反馈电路包括：判断单元，所述判断单元的输入端与所述第一解调器的输出端相连，用于判断所述第一解调器的输出的所述直流信号是否小于等于所述设定阈值；系数调节器，所述系数调节器的输入端与所述判断单元的输出端相连，所述系数调节器的输出端与所述乘法器的第二输入端相连，所述系数调节器的输出值作为所述乘法器的系数信号；其中，所述判断单元在所述第一解调器的输出的所述直流信号大于所述设定阈值时，指示所述系数调节器改变输出值，以使所述第一解调器输出的所述直流信号在所述系数调节器改变输出值之后变小。可选的，所述系数调节器包括：数字信号生成器，所述数字信号生成器的输入端与所述判断单元的输出端相连，所述数字信号生成器用于根据所述判断单元的指示生成数字信号；数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述数字信号生成器的输出端相连，所述数模转换器的输出端与所述乘法器的第二输入端相连，所述数模转换器用于将所述数字信号生成器输出的数字信号转换为所述系数信号。可选的，所述第一放大器的位移等于所述第二放大器的位移。可选的，所述第一放大器、所述第二放大器为斩波稳定放大器。可选的，所述检测电路还包括：移相器，所述移相器的输入端与所述第二放大器的输出端相连，所述移相器用于将输入信号的相位调整为所述敏感模态信号的相位；第二解调器，所述第二解调器的第一输入端与所述减法器的输出端相连，所述第二解调器的第二输入端与所述移相器的输出端相连，所述第二解调器用于根据所述移相器的输出信号，将所述第二解调器的输入信号中与所述敏感模态信号相位相同的信号解调为直流信号。第二方面，本专利技术实施例提供一种陀螺仪，包括：驱动电路，用于产生驱动电压；振动传感器，所述振动传感器的输入端与所述驱动电路的输出端相连，用于根据所述驱动电压进行振动，所述振动传感器的第一输出端用于输出所述陀螺仪的敏感模态信号，所述振动传感器的第二输出端用于输出所述陀螺仪的驱动模态信号；第一方面所述的检测电路，其中，所述第一放大器的输入端与所述振动传感器的第一输出端相连，所述第二放大器的输入端与所述振动传感器的第二输出端相连。可选的，所述驱动电路为反馈驱动电路，所述反馈驱动电路的输入端与所述第二放大器的输出端相连，所述反馈驱动电路用于根据所述第二放大器的输出值调整所述驱动电压，以使所述振荡传感器的振动件保持稳定恒幅震荡状态。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：壳体；处理器，固定在所述壳体内；陀螺仪，固定在所述壳体内，与所述处理器相连；所述陀螺仪包括：驱动电路，用于产生驱动电压；振动传感器，所述振动传感器的输入端与所述驱动电路的输出端相连，用于根据所述驱动电压进行振动，所述振动传感器的第一输出端用于输出所述陀螺仪的敏感模态信号，所述振动传感器的第二输出端用于输出所述陀螺仪的驱动模态信号；第一方面所述的检测电路，其中，所述第一放大器的输入端与所述振动传感器的第一输出端相连，所述第二放大器的输入端与所述振动传感器的第二输出端相连；其中，所述处理器根据所述第二解调器输出的所述直流信号确定所述电子设备的角速度。本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术实施例中，乘法器输出的信号与正交误差信号相位相同，因此，通过合理设置乘法器103的系数信号，即乘法器的系数信号为第一系数信号时，可以使得减法器104的第二输入端输入的信号与正交误差信号的幅度相当，进而减法器104输出的信号中与驱动模态信号相位相同的信号的幅度小于等于设定阈值，甚至可以为0，实现抑制或消除敏感模态信号中的正交误差信号，提高陀螺仪的检测精度。不仅如此，本专利技术实施例提供的技术方案中，不会引入新的噪声源，系统实现简单，成本较低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陀螺仪检测电路，其特征在于，包括：第一放大器，所述第一放大器的输入端与陀螺仪的敏感模态信号输出端相连；第二放大器，所述第二放大器的输入端与所述陀螺仪的驱动模态信号输出端相连；乘法器，所述乘法器的输入端与所述第二放大器的输出端相连，所述乘法器用于将所述第二放大器的输出信号乘以系数信号作为所述乘法器的输出，所述乘法器输出信号的相位与所述驱动模态信号的相位相同；减法器，所述减法器的第一输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述减法器的第二输入端与所述乘法器的输出端相连，所述减法器用于将所述第一输入端的信号减去所述第二输入端的信号作为所述减法器的输出；其中，在所述乘法器的系数信号为第一系数信号时，所述减法器输出的信号中与所述驱动模态信号相位相同的信号的幅度小于等于设定阈值。

【技术特征摘要】
1.一种陀螺仪检测电路，其特征在于，包括：第一放大器，所述第一放大器的输入端与陀螺仪的敏感模态信号输出端相连；第二放大器，所述第二放大器的输入端与所述陀螺仪的驱动模态信号输出端相连；乘法器，所述乘法器的输入端与所述第二放大器的输出端相连，所述乘法器用于将所述第二放大器的输出信号乘以系数信号作为所述乘法器的输出，所述乘法器输出信号的相位与所述驱动模态信号的相位相同；减法器，所述减法器的第一输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述减法器的第二输入端与所述乘法器的输出端相连，所述减法器用于将所述第一输入端的信号减去所述第二输入端的信号作为所述减法器的输出；其中，在所述乘法器的系数信号为第一系数信号时，所述减法器输出的信号中与所述驱动模态信号相位相同的信号的幅度小于等于设定阈值。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：第一解调器，所述第一解调器的输入端与所述减法器的输出端相连，所述第一解调器用于将所述第一解调器的输入信号中与所述驱动模态信号相位相同的信号解调为直流信号，并输出所述直流信号；误差反馈电路，所述误差反馈电路的输入端与所述第一解调器的输出端相连，所述误差反馈电路的输出端与所述乘法器的第二输入端相连，所述误差反馈电路用于根据所述第一解调器的输出的所述直流信号调整所述乘法器的系数信号，以使所述第一解调器的输出的所述直流信号逼近所述设定阈值。3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述误差反馈电路包括：判断单元，所述判断单元的输入端与所述第一解调器的输出端相连，用于判断所述第一解调器的输出的所述直流信号是否小于等于所述设定阈值；系数调节器，所述系数调节器的输入端与所述判断单元的输出端相连，所述系数调节器的输出端与所述乘法器的第二输入端相连，所述系数调节器的输出值作为所述乘法器的系数信号；其中，所述判断单元在所述第一解调器的输出的所述直流信号大于所述设定阈值时，指示所述系数调节器改变输出值，以使所述第一解调器输出的所述直流信号在所述系数调节器改变输出值之后变小。4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述系数调节器包括：数字信号生成器，所述数字信号生成器的输入端与所述判断单元的输出端相连，所述数字信号生成器用于根据所述判断单元的指示生成数字信号；数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述数字信号生成器的输出端相连，所述数模转换器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡家安，
申请(专利权)人：成都艾德沃传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51