全驱动微型谐振器信号读出模拟电路制造技术

本实用新型专利技术属于微型谐振器技术领域，公开了一种全驱动微型谐振器信号读出模拟电路。该电路在前端设计通带可调采集器，以对噪声进行及时有效地处理，避免噪声叠加在后级电路上，保证信号顺利传输。本实用新型专利技术将低频噪声和高频噪声同时滤除，利于提升电路的信噪比。由于本实用新型专利技术基于模拟电路方案实现全驱动微型谐振器信号读出，因而器件功耗普遍较低，能够压低信号读出电路整体的功耗，适用于功耗要求较高的场合；模拟器件所产生的电磁干扰较少，适用于电磁兼容性要求较高的领域；谐振器通过模拟电路进行调谐，能够达到较高的谐振频带宽度，因此，适用于对谐振器输出带宽要求较高的场合。

【技术实现步骤摘要】
全驱动微型谐振器信号读出模拟电路
本技术属于微型谐振器领域，涉及一种全驱动微型谐振器信号读出模拟电路。
技术介绍
近年来，微机电系统飞速发展，充分带动了相关的传感器产业发展。拥有2个振动模态的微型谐振器，即全驱动微型谐振器，是微机电传感器常见的机械结构。由于微型谐振器机械结构本身的诸多特性，导致了其在运行过程中，不可避免地会产生各类误差，诸如信号漂移等。究其原因，除微型谐振器机械结构本身导致的误差外，其信号读出装置同样会加剧误差影响。因此，对于微型谐振器信号读出装置的研究显得尤为重要。经过调查发现，传统的微型谐振器信号读出方案，其前端电路的信号采集工作往往采用普通的放大器，对微型谐振器输出的信号进行采集。有的方案在传输过程中，采用了低通滤波，以便对高频噪声进行滤除。然而对于低频噪声造成的影响，并没有采取相关措施。此外，针对外部环境变化和谐振器悬臂梁蠕变等因素造成的谐振频段偏移问题，传统方案在信号读出层面未能予以有效解决。可见，传统的信号读出方案存在如下问题：1.传统方案仅采用普通放大器对微型谐振器的输出信号进行提取采集，没有在最前端对噪声进行处理，导致噪声持续叠加在后级电路上，对信号传输产生影响。2.传统方案在放大器之后的传输电路中只进行了低通滤波，忽视了低频噪声对于信号读出信噪比的影响。由于传统方案未对各类噪声进行及时地、有效地处理，导致传统的微型谐振器信号读出装置输出信号的零偏稳定性、标度因数稳定性以及信噪比普遍有待提高。3.在实际运行过程中，由于外部恶劣环境的影响以及微型谐振器悬臂梁产生蠕变，其谐振频段会不断发生偏移，导致信号采集产生误差，传统方案对此问题并未有效处理。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种基于模拟电路方案实现的全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，以便及时、有效地将各类噪声滤除，利于提高信号读出模拟电路的信噪比。本技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，包括通带可调采集器、乘法器、低通滤波器、减法器、加法器、锁相环、压控振荡器、增益控制电路以及谐振器驱动执行电路；通带可调采集器有两个，即第一通带可调采集器和第二通带可调采集器；乘法器有四个，分别为第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器和第四乘法器，每个乘法器均包括两个输入端以及一个输出端；低通滤波器有四个，即第一低通滤波器、第二低通滤波器、第三低通滤波器和第四低通滤波器；减法器有一个；加法器有两个，即第一加法器和第二加法器；全驱动微型谐振器的输出端分别与每个通带可调采集器的输入端相连；第一通带可调采集器的输出端有两个，分别连接至第一乘法器和第二乘法器的输入端；第二通带可调采集器的输出端有两个，分别连接至第三乘法器和第四乘法器的输入端；第一乘法器的输出端与第一低通滤波器的输入端相连；第二乘法器的输出端与第二低通滤波器的输入端相连；第三乘法器的输出端与第三低通滤波器的输入端相连；第四乘法器的输出端与第四低通滤波器的输入端相连；第一低通滤波器的输出端分别连接至减法器和第二加法器的输入端；第三低通滤波器的输出端分别连接至减法器和第二加法器的另一个输入端；第二低通滤波器和第四低通滤波器的输出端分别连接至第一加法器的输入端；第一加法器和第二加法器的输出端分别连接至锁相环的输入端；锁相环的输出端与压控振荡器的输入端以及两个通带可调采集器的频率信号端相连；压控振荡器的输出端分别与增益控制电路和谐振器驱动执行电路的输入端相连；增益控制电路的输出端有三个，分别连接至第一乘法器、第三乘法器和延时器的输入端；延时器的输出端分别连接至第二乘法器和第四乘法器的输入端；延时器为90度相位延时器；谐振器驱动执行电路的输出端连接至微型谐振器的驱动接口；减法器的输出端与信号读出模拟电路的信号输出端相连。优选地，增益控制电路采用VGA或PGA；压控振荡器输出端与VGA或PGA的输入端相连；VGA或PGA的输出端三个，分别连接至第一乘法器、第三乘法器和延时器的输入端。优选地，谐振器驱动执行电路采用VGA或PGA；压控振荡器的输出端与VGA或PGA的输入端相连；VGA或PGA的输出端连接至微型谐振器的驱动接口。优选地，减法器的输出端与信号读出模拟电路的信号输出端之间还设有可变增益电路；锁相环的输出端连接至可变增益电路，且用于向可变增益电路输出频率信号；可变增益电路包括PGA、VGA、可变分压电路或乘法器。优选地，通带可调采集器包括通带可调采集器的机电接口输入端、加法器、电阻器、电容器、放大器、PGA、MOS管以及通带可调采集器的机电接口输出端；其中：加法器有两个，即第三加法器和第四加法器；电阻器有三个，即第一电阻器、第二电阻器以及第三电阻器；电容器有两个，即第一电容器和第二电容器；机电接口输入端以及第二电容器的输出端分别连接至第三加法器的输入端；第三加法器的输出端分别连接至第一电阻器和第一电容器的输入端；第一电阻器的输出端连接至信号参考端；第一电容器和可变电阻器件的输出端分别连接至第四加法器的输入端；第四加法器的输出端连接至放大器的反相输入端，放大器的同向输入端连接至信号参考端；放大器的输出端分别连接至第二电阻器、第二电容器的输入端以及机电接口输出端；第二电阻器的输出端分别与第三电阻器和可变电阻器件的输入端连接；第三电阻器的输出端连接至信号参考端；锁相环的输出端连接至PGA的输入端，PGA输出端连接至可变电阻器件的控制信号端。优选地，放大器与机电接口输出端之间还设有可变增益电路；锁相环的输出端连接至可变增益电路，且用于向可变增益电路输出频率信号；可变增益电路包括PGA、VGA、可变分压电路或乘法器。优选地，机电接口输入端与第三加法器的输入端之间还设有等效输入电容；其中，等效输入电容的输出端连接至信号参考端。优选地，放大器的同向输入端与信号参考端之间设有传输阻抗；放大器的同向输入端、传输阻抗以及信号参考端之间依次连接。优选地，机电接口输入端与第三加法器的输入端之间还串联一个等效传输阻抗。优选地，通带可调采集器包括第二电阻器寄生电容、第三电阻器寄生电容和第五加法器；放大器的输出端与第二电阻器和第二电阻器寄生电容的输入端相连；第二电阻器和第二电阻器寄生电容的输出端分别连接至第五加法器的输入端；第五加法器的输出端分别与第三电阻器、第三电阻器寄生电容和可变电阻器件的输入端相连；第三电阻器寄生电容的输出端连接至信号参考端。本技术具有如下优点：如上所述，本技术提出了一种基于模拟电路方案实现的全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，在电路的最前端对噪声进行及时有效地处理，避免噪声叠加在后级电路上，保证信号顺利传输。本技术将低频噪声和高频噪声同时滤除，利于提升信号读出电路的信噪比。由于本技术是基于模拟电路方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，其特征在于，/n包括通带可调采集器、乘法器、低通滤波器、减法器、加法器、锁相环、延时器、压控振荡器、增益控制电路以及谐振器驱动执行电路；其中：/n通带可调采集器有两个，即第一通带可调采集器和第二通带可调采集器；/n乘法器有四个，分别为第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器和第四乘法器，每个所述乘法器均包括两个输入端以及一个输出端；/n低通滤波器有四个，即第一低通滤波器、第二低通滤波器、第三低通滤波器和第四低通滤波器；减法器有一个；加法器有两个，即第一加法器和第二加法器；/n全驱动微型谐振器的输出端分别与每个通带可调采集器的输入端相连；/n第一通带可调采集器的输出端有两个，分别连接至第一乘法器和第二乘法器的输入端；/n第二通带可调采集器的输出端有两个，分别连接至第三乘法器和第四乘法器的输入端；/n第一乘法器的输出端与第一低通滤波器的输入端相连；第二乘法器的输出端与第二低通滤波器的输入端相连；第三乘法器的输出端与第三低通滤波器的输入端相连；/n第四乘法器的输出端与第四低通滤波器的输入端相连；/n第一低通滤波器的输出端分别连接至减法器和第二加法器的输入端；第三低通滤波器的输出端分别连接至减法器和第二加法器的另一个输入端；/n第二低通滤波器和第四低通滤波器的输出端分别连接至第一加法器的输入端；/n第一加法器和第二加法器的输出端分别连接至锁相环的输入端；/n锁相环的输出端与压控振荡器的输入端以及两个通带可调采集器的频率信号端相连；/n压控振荡器的输出端分别与增益控制电路和谐振器驱动执行电路的输入端相连；/n增益控制电路的输出端有三个，分别连接至第一乘法器、第三乘法器和延时器的输入端；延时器的输出端分别连接至第二乘法器和第四乘法器的输入端；延时器为90度相位延时器；/n谐振器驱动执行电路的输出端连接至微型谐振器的驱动接口；/n减法器的输出端与信号读出模拟电路的信号输出端相连。/n...

【技术特征摘要】
1.全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，其特征在于，
包括通带可调采集器、乘法器、低通滤波器、减法器、加法器、锁相环、延时器、压控振荡器、增益控制电路以及谐振器驱动执行电路；其中：
通带可调采集器有两个，即第一通带可调采集器和第二通带可调采集器；
乘法器有四个，分别为第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器和第四乘法器，每个所述乘法器均包括两个输入端以及一个输出端；
低通滤波器有四个，即第一低通滤波器、第二低通滤波器、第三低通滤波器和第四低通滤波器；减法器有一个；加法器有两个，即第一加法器和第二加法器；
全驱动微型谐振器的输出端分别与每个通带可调采集器的输入端相连；
第一通带可调采集器的输出端有两个，分别连接至第一乘法器和第二乘法器的输入端；
第二通带可调采集器的输出端有两个，分别连接至第三乘法器和第四乘法器的输入端；
第一乘法器的输出端与第一低通滤波器的输入端相连；第二乘法器的输出端与第二低通滤波器的输入端相连；第三乘法器的输出端与第三低通滤波器的输入端相连；
第四乘法器的输出端与第四低通滤波器的输入端相连；
第一低通滤波器的输出端分别连接至减法器和第二加法器的输入端；第三低通滤波器的输出端分别连接至减法器和第二加法器的另一个输入端；
第二低通滤波器和第四低通滤波器的输出端分别连接至第一加法器的输入端；
第一加法器和第二加法器的输出端分别连接至锁相环的输入端；
锁相环的输出端与压控振荡器的输入端以及两个通带可调采集器的频率信号端相连；
压控振荡器的输出端分别与增益控制电路和谐振器驱动执行电路的输入端相连；
增益控制电路的输出端有三个，分别连接至第一乘法器、第三乘法器和延时器的输入端；延时器的输出端分别连接至第二乘法器和第四乘法器的输入端；延时器为90度相位延时器；
谐振器驱动执行电路的输出端连接至微型谐振器的驱动接口；
减法器的输出端与信号读出模拟电路的信号输出端相连。


2.根据权利要求1所述的全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，其特征在于，
所述增益控制电路采用VGA或PGA；压控振荡器的输出端与VGA或PGA的输入端相连；VGA或PGA的输出端三个，分别连接至第一乘法器、第三乘法器和延时器的输入端。


3.根据权利要求1所述的全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，其特征在于，
所述谐振器驱动执行电路采用VGA或PGA；压控振荡器的输出端与VGA或PGA的输入端相连；VGA或PGA的输出端连接至微型谐振器的驱动接口。


4.根据权利要求1所述的全驱动微型谐振器信号读出模拟电路，其特征在于，
所述减法器的输出端与信号读出模拟电路的信号输出端之间还设有可变增益电路；
锁相环的输出端连接至所述可变增益电路，且用于向所述可变增益电路输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李崇，王雨晨，董宇航，宫宜辉，
申请(专利权)人：尚同电子科技淄博有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37