驱动电路、用于驱动MEMS陀螺仪的方法和对应的MEMS陀螺仪技术

本公开涉及驱动电路、用于驱动MEMS陀螺仪的方法和对应的MEMS陀螺仪。提供了一种用于基于科里奥利效应操作的微机电系统(MEMS)陀螺仪的驱动电路。驱动电路向MEMS陀螺仪的移动质量块提供驱动信号，以使移动质量块的驱动运动以振荡频率振荡。驱动电路包括：输入级，其接收表示驱动运动的至少一个电学量，并基于电学量产生驱动信号；测量级，其基于驱动信号测量驱动运动的振荡幅度；以及控制级，其基于振荡幅度的反馈控制产生驱动信号。测量级执行在其期间驱动信号与幅度阈值具有给定关系的时间间隔的测量，并测量作为时间间隔的函数的振荡幅度。

【技术实现步骤摘要】
驱动电路、用于驱动MEMS陀螺仪的方法和对应的MEMS陀螺仪
本专利技术涉及用于MEMS陀螺仪的驱动电路和驱动方法，该MEMS陀螺仪特别是基于科里奥利效应操作的MEMS陀螺仪，即所谓的CVG(科里奥利振动陀螺仪)。本专利技术还涉及对应的MEMS陀螺仪。
技术介绍
众所周知，当前的微加工技术使能从半导体材料层开始获得微机电系统(MEMS)，该半导体材料层已经在牺牲层上沉积(例如，多晶硅层)或生长(例如，外延层)，然后通过化学蚀刻除去牺牲层。例如在汽车领域、惯性导航和便携式设备领域中，利用该技术获得的惯性传感器，特别是加速度计和陀螺仪，正在获得越来越多的成功。特别地，已知使用MEMS技术制造的半导体材料的集成陀螺仪，其基于相对加速度定理操作，利用科里奥利加速度。如前所述，这些MEMS陀螺仪被称为CVG。当以某一角速度(其值将被检测)的旋转被施加到以线性速度被驱动的MEMS陀螺仪的移动质量块(所谓的惯性质量块)时，惯性质量块感受到表观力，该表观力被定义为科里奥利力，科里奥利力确定惯性质量块在垂直于驱动线性速度方向、且垂直于绕其发生旋转的轴的方向上的位移。惯性质量块通过弹性元件支撑，弹性元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微机电系统(MEMS)陀螺仪的驱动电路，包括：输入级，被配置为接收指示所述MEMS陀螺仪的移动质量块的驱动运动的至少一个电学量，并基于所述电学量产生至少一个驱动信号；测量级，被配置为确定时间间隔的持续时间，在所述时间间隔内，所述驱动信号满足与幅度阈值的给定关系，并且所述测量级被配置为基于所述时间间隔的所述持续时间确定所述驱动运动的振荡幅度；以及控制级，被配置为接收所述振荡幅度，基于所述振荡幅度产生用于所述MEMS陀螺仪的移动质量块的驱动信号，并且将所述驱动信号提供给所述MEMS陀螺仪的所述移动质量块，以使所述驱动运动处于振荡频率。

【技术特征摘要】
2017.09.14 IT 1020170001030581.一种用于微机电系统(MEMS)陀螺仪的驱动电路，包括：输入级，被配置为接收指示所述MEMS陀螺仪的移动质量块的驱动运动的至少一个电学量，并基于所述电学量产生至少一个驱动信号；测量级，被配置为确定时间间隔的持续时间，在所述时间间隔内，所述驱动信号满足与幅度阈值的给定关系，并且所述测量级被配置为基于所述时间间隔的所述持续时间确定所述驱动运动的振荡幅度；以及控制级，被配置为接收所述振荡幅度，基于所述振荡幅度产生用于所述MEMS陀螺仪的移动质量块的驱动信号，并且将所述驱动信号提供给所述MEMS陀螺仪的所述移动质量块，以使所述驱动运动处于振荡频率。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述测量级被配置为：基于所述振荡频率产生时钟信号；以及确定在所述时间间隔的所述持续时间内的所述时钟信号的周期的数目的计数；以及基于在所述时间间隔的所述持续时间内的所述时钟信号的周期的所述数目的所述计数，来确定所述振荡幅度。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述时钟信号的频率高于所述振荡频率，并且其中所述时钟信号的所述频率是通过将所述振荡频率按乘法因子缩放而获得的。4.根据权利要求3所述的电路，其中在所述时间间隔的所述持续时间内的所述时钟信号的周期的所述数目的所述计数由下式给出：其中Δt是所述时间间隔的所述持续时间，Tck是所述时钟信号的周期，fck是所述时钟信号的所述频率，fd是所述振荡频率，k是所述乘法因子，并且Ath/A0是所述幅度阈值和所述振荡幅度之间的比率。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述比率和所述乘法因子是可调整的，以调节测量分辨率。6.根据权利要求2所述的电路，其中所述测量级包括：阈值比较器块，被配置为将所述驱动信号与所述幅度阈值进行比较，并且生成超过阈值时间信号，所述超过阈值时间信号指示期间所述驱动信号的绝对值高于所述幅度阈值的所述时间间隔的所述持续时间；以及计数器块，被配置为基于所述超过阈值时间信号确定所述时钟信号的周期的所述数目的所述计数。7.根据权利要求2所述的电路，其中所述控制级包括：数模转换器块，被配置为基于所述振荡幅度和参考值之间的比较产生控制信号，并输出用于控制所述驱动信号的幅度的所述控制信号，所述参考值表示所述驱动运动的期望振荡幅度。8.根据权利要求2所述的电路，其中所述控制级包括：数字移位器，被配置为接收所述时钟信号的周期的所述数目的所述计数，基于所述时钟信号的周期的所述数目的所述计数来生成所述时钟信号的延迟版本，并且将延迟的所述时钟信号输出到迫使级。9.根据权利要求1所述的电路，其中所述幅度阈值的绝对值大于零并且小于所述振荡幅度的绝对值。10.根据权利要求1所述的电路，其中所述测量级是数字测量级。11.一种微机电系统(MEMS)陀螺仪，包括：移动质量块；以及驱动电路，所述驱动电路包括：输入级，被配置为接收指示所述移动质量块的驱动运动的至少一个电学量，并基于所述电学量产生至少一个驱动信号；测量级，被配置为确定时间间隔的持续时间，在所述时间间隔内，所述驱动信号满足与幅度阈值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·法奇内蒂，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT