MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路以及MEMS陀螺制造技术

本实用新型专利技术公开了一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路以及MEMS陀螺，过零点抽取消除零偏电路包括过零检测电路和ADC采样变换电路，过零检测电路的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，过零检测电路的输出端与ADC采样变换电路的控制端相连，ADC采样变换电路的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连；MEMS陀螺包括带有驱动电路和检测电路的MEMS陀螺本体以及前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路。本实用新型专利技术不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，具有检测精确高的优点。

Zero crossing extraction of MEMS gyroscope eliminates zero bias circuit and MEMS gyroscope

The utility model discloses a zero-crossing-point extraction and cancellation de-bias circuit for a MEMS gyro and a MEMS gyro. The zero-crossing-point extraction and de-bias circuit comprises a zero-crossing detection circuit and an ADC sampling and converting circuit. The input end of the zero-crossing detection circuit is connected with the output end of the vibration signal of the MEMS gyro, and the output end of the zero-crossing detection circuit is connected with the ADC sampling and converting circuit. The control end of the switching circuit is connected, and the input end of the ADC sampling and converting circuit is connected with the detection signal output end of the MEMS gyroscope. The utility model not only eliminates the multiplication and demodulation circuit, but also reduces the error caused by signal distortion, and has the advantages of high detection accuracy.

【技术实现步骤摘要】
MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路以及MEMS陀螺
本技术涉及MEMS陀螺，具体涉及一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路。
技术介绍
MEMS陀螺即硅微机电陀螺，其的工作原理可参见图1：当一个物体m沿x方向运动且在z方向施加角旋转速率时，物体m将在y方向受到力，xyz三个方向互相垂直。物体m将在y方向受到的力就是哥氏力f，且有f=2mΩv，其中m是物体质量,Ω是绕z轴的角速度，v是水平方向运动速度。参见图2，现在公开的MEMS陀螺信号处理电路通常分2部分，一部分输出振动信号，另外一部分输出检测信号，根据MEMS陀螺的机械特性，振动信号与检测信号相位相差90°，因此需要将振动信号进行90°移相后与检测信号相乘解调出角速度信号，然后做ADC采样变换、滤波、补偿等处理得到最终输出的角速度数字信号。但是，现在公开的电路通过乘法器解调出陀螺角速度信号，对相位特别敏感。0.1°相位误差可能会相当引起1°每秒的零位误差（标度10mv度每秒为10mv）。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路以及MEMS陀螺，本技术不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，具有检测精确高的优点。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：本技术提供一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，包括过零检测电路和ADC采样变换电路，所述过零检测电路的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，所述过零检测电路的输出端与ADC采样变换电路的控制端相连，所述ADC采样变换电路的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连。优选地，所述ADC采样变换电路的输出端还连接有滤波电路。优选地，所述ADC采样变换电路的输出端还连接有补偿电路。本技术还提供一种MEMS陀螺，包括带有驱动电路和检测电路的MEMS陀螺本体，所述驱动电路和检测电路的输出端连接有前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，所述驱动电路的输出端与过零检测电路的输入端相连，所述检测电路的输出端ADC采样变换电路的输入端相连。本技术具有下述优点：针对传统MEMS陀螺信号处理电路对相位特别敏感的缺陷，本技术利用MEMS陀螺中驱动信号和检测信号相位相差90°特性以及驱动信号不变特性，驱动信号零点正好是角速度信号峰值点，在驱动信号零点时刻抽取检测信号幅度，不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，本技术电路与传统的乘法解调电路相比相同条件下0.1°相位误差只引起0.002°的零位误差（标度10mv度每秒为0.17mv），0.1°的相位误差造成的标度误差也小于0.2%，具有检测精确高的优点。附图说明图1为目前MEMS陀螺的工作原理示意图。图2为现有的MEMS陀螺信号处理电路的框架结构示意图。图3为本技术实施例电路的框架结构示意图。具体实施方式本实施例中MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法的实施步骤包括：1）获取MEMS陀螺的振动信号；2）针对所述振动信号进行过零检测，在振动信号的零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号进行ADC变换采样后输出。本实施例中，步骤1）中获取MEMS陀螺的振动信号的函数表达式如式（1）所示；步骤2）中MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号的函数表达式如式（2）所示；s1=Asinωt（1）s2=Bsinωt+Csin(ωt-π/2)（2）式（1）和式（2）中，s1为振动信号，A为振动信号的幅值，ω为角频率，s2为MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号，B为耦合的驱动信号幅度，C为检测信号的幅度。因为制造工艺限制，B耦合幅度做不到零，B会引起很大的零位误差和零位漂移，本技术在t=0精确采样，此刻正好是耦合信号的零点并且是有用角速度信号最大值点。参见式（1）和式（2）可知，振动信号s1的过零时刻s1=0，此时sinωt=0，并且ωt=0，这时混合有振动信号的检测信号s2=-C，因此可以利用MEMS陀螺中驱动信号和检测信号相位相差90°特性以及驱动信号不变特性，驱动信号零点正好是角速度信号峰值点，在驱动信号零点时刻抽取检测信号幅度，不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差。经试验证明，本实施例的方法与传统的乘法解调电路相比相同条件下0.1°相位误差只引起0.002°的零位误差（标度10mv度每秒为0.17mv），0.1°的相位误差造成的标度误差也小于0.2%，具有检测精确高的优点。本实施例中，步骤2）中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行滤波的步骤。本实施例中，步骤2）中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行补偿的步骤。如图3所示，本实施例提供一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，包括过零检测电路1和ADC采样变换电路2，过零检测电路1的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，过零检测电路1的输出端与ADC采样变换电路2的控制端相连，ADC采样变换电路2的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连。本实施例中，ADC采样变换电路2的输出端还连接有滤波电路3。本实施例中，ADC采样变换电路2的输出端还连接有补偿电路4。如图3所示，本实施例提供一种MEMS陀螺，包括带有驱动电路5和检测电路6的MEMS陀螺本体（包括振动质量块和驱动选择开关、检测选择开关），驱动电路5和检测电路6的输出端连接有前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，驱动电路5的输出端与过零检测电路1的输入端相连，检测电路6的输出端ADC采样变换电路2的输入端相连。驱动电路5和检测电路6均为现有常规电路，其并不在本实施例MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路的改进之列，故在此不再详述其结构组成，且驱动电路5和检测电路6的实现并不局限于图2和图3所示的特定结构。以上所述仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本技术思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，其特征在于，包括过零检测电路（1）和ADC采样变换电路（2），所述过零检测电路（1）的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，所述过零检测电路（1）的输出端与ADC采样变换电路（2）的控制端相连，所述ADC采样变换电路（2）的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，其特征在于，包括过零检测电路（1）和ADC采样变换电路（2），所述过零检测电路（1）的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，所述过零检测电路（1）的输出端与ADC采样变换电路（2）的控制端相连，所述ADC采样变换电路（2）的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连。2.根据权利要求1所述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，其特征在于，所述ADC采样变换电路（2）的输出端还连接有滤波电路（3）。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛善国，李长虹，朱新建，
申请(专利权)人：湖南天羿领航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43