具有微机械的时钟发生系统部件的系统技术方案

一种系统(100)，所述系统具有：时钟发生系统部件(1)，所述时钟发生系统部件具有：微机械振动元件，所述微机械振动元件能够激励以固有频率(f_osc)振动；第一电路装置(2)，所述第一电路装置由所述振动元件的固有频率(f_osc)生成时钟频率(f_odr)，所述时钟频率预先调整为预给定的期望时钟频率(f_odr_nom)；存储装置(4)，所述存储装置用于所述时钟频率(f_odr)与所述期望时钟频率(F_odr_nom)的剩余的偏差(a_odr)，其中，对于所述时钟发生系统部件已单独确定所述偏差(a_odr)；处理装置(10)，所述处理装置基于所生成的时钟频率(f_odr)和所存储的偏差(a_odr)，为所述系统(100)的至少一部分生成参考时基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有微机械的时钟发生系统部件的系统
本专利技术涉及一种具有微机械的时钟发生系统部件的系统，尤其是传感器系统。本专利技术还涉及一种用于运行传感器系统的方法。
技术介绍
对于在此讨论的系统来说，重要的是它们包括微机械的时钟发生系统部件。在此，例如这可能涉及微镜，该微镜在投影模块的范畴中被激励成共振振动。在这种情况下，投影模块可以被称为本专利技术意义上的系统。微机械的时钟发生系统部件的另一示例是微机械的旋转速率传感器，其具有探测质量，探测质量被激励成固有频率振动，以达到测量目的。传感器围绕平行于激励平面和垂直于激励方向定向的轴线的旋转运动可以被检测为垂直于该激励平面的震动质量(seismischenMasse)的偏移，因为这种旋转运动产生相应取向的科里奥利力。这种旋转速率传感器与传感器信号的处理单元一起已经构成本专利技术意义上的系统。然而，它也可以包括另外的传感器部件和/或具有另外的功能的系统部件。由振动质量和其弹簧悬挂装置组成的振荡器通常设计为具有高品质(Güte)，以便使用于驱动的能量最小化，并且使振动的稳定性最大化。该振荡器的振动频率随温度和老化非常稳定。然而，结构相同的传感器的固有频率由制造决定地遭受非常大的数值分散(Streuung)。通常使用振荡器的固有频率以便借此推导输出采样率。在此，通常使用一个分数锁相环(英语：fractionalPLL)，其由振荡器的固有频率f_osc以n/m的比例产生一个频率为f_odr(英语：outputdatarate，输出数据速率)的时钟：f_odr＝f_osc*n/m值n和m优选选择为整数，并且通常在旋转速率传感器的调整(英语：trimming)中单独地确定，其方式是：测量f_osc并且计算合适的值n和m，以便使f_odr在期望时钟频率(Soll-Taktfrequenz)f_odr_nom附近的容差带内。所述值通常存储在非易失性存储器中，用于传感器中的调整参数。由结构决定地，因子n和除数m的绝对大小是有限的，因为大的数值会导致过高的电流消耗和大的芯片面积。然而，n和m的有限值也意味着只能以有限的准确性来设置输出采样率，即与期望时钟频率或者说期望采样频率f_odr_nom有一定的偏差a_odr，例如在一位数的百分比范围内。例如，对于固有频率f_osc＝25kHz和期望时钟频率f_odr_norm＝6.4kHz，将根据以下公式确定取决于值n的值m：m＝round(f_osc*n/f_odr_nom)在该示例中，对于所选择的值n＝8得到值m：m＝round(25kHz*8/6.4kHz)＝round(31.25)＝31然而，值m＝31导致实际输出采样率f_odr＝6.452kHz，其比期望采样率高约0.8％。偏差a_odr定义如下：a_odr＝f_odr/f_odr_nom在上述示例中，a_odr＝6.452kHz/6.4kHz＝1.008在处理所测量的旋转速率信号时，通常会对旋转速率测量值进行积分，例如作为通过角位置确定空间中定向的算法的一部分。例如，该定向可以通过横摇角、俯仰角和航向角(英语：roll,pitch,heading)来描述。如果通过将旋转率测量值与时间间隔1/f_odr_nom的乘积求和(aufsummieren)来进行积分，但实际采样率f_odr与f_odr_nom不同，则这会导致积分值遭受误差因子a_odr。虽然该误差在传统上是可以接受的，但它的缺点是积分结果的不准确性。为了避免该问题，在实践中，例如使用另一时间标准(例如石英振荡器)来测量传感器采样率与期望值的偏差，以便将此偏差考虑在内作为传感器值的积分中对时间常数的校正。其缺点是需要单独的频率标准，测量提高系统的复杂性且部分地本身也具有不准确性。
技术实现思路
本专利技术所基于的构思在于使用微机械时钟发生系统部件，以便为系统或系统的至少一部分生成部分独立的、高准确的参考时基。该参考时基有利地与时钟发生系统部件的部件单独的固有频率独立，并且也与借助电路装置由固有频率生成的时钟频率f_odr独立。为此，根据本专利技术，提供时钟频率f_odr与预给定的期望时钟频率f_odr_nom的部件单独的偏差a_odr。该偏差a_odr通常在时钟发生系统部件的制造过程结束时确定。根据第一方面，该任务通过一种具有时钟发生系统部件的系统来实现，所述系统具有时钟发生系统部件，-所述时钟发生系统部件具有微机械振动元件，所述微机械振动元件可被激励成以固有频率进行振动，-所述时钟发生系统部件具有第一电路装置，所述第一电路装置由振动元件的固有频率生成时钟频率，该时钟频率被预先调整到预给定的期望时钟频率；-存储装置，所述存储装置用于时钟频率与期望时钟频率的剩余的偏差，其中，对于时钟发生系统部件已单独确定偏差；-处理装置，所述处理装置基于所生成的时钟频率和所存储的偏差生成用于系统的至少一部分的参考时基。根据第二方面，该任务通过一种用于运行具有微机械旋转速率传感器的传感器系统的方法来实现，在该微机械旋转速率传感器的传感器结构中构造有至少一个振动元件，-其中，振动元件被激励成以固有频率进行振动，用于进行测量信号检测，-其中，由振动元件的固有频率生成时钟频率，该时钟频率被预先调整到预给定的期望时钟频率，并且确定用于旋转速率传感器的传感器数据的输出采样率，其特征在于，-提供对于旋转速率传感器而言单独的、时钟频率与期望时钟频率的剩余的偏差，-基于所生成的时钟频率和所存储的偏差生成用于传感器系统的至少一部分的参考时基。该系统的有利的扩展方案是每个从属权利要求的主题。该系统的一种有利的扩展方案的特征在于，系统构造为传感器系统，其中，具有微机械传感器结构的旋转速率传感器用作时钟发生系统部件，-其方式是：在传感器结构中构造至少一个振动元件，所述至少一个振动元件被激励成以固有频率进行振动，用于进行测量信号检测；-其方式是：设置电路装置，该电路装置由固有频率生成时钟频率，该时钟频率确定用于旋转速率传感器的传感器数据的输出采样率；-处理装置设计用于，基于参考时基处理传感器数据。该系统的另一有利的扩展方案的特征在于，用于生成时钟频率的电路装置包括至少一个锁相环。以这种方式能够产生具有高准确性的时钟频率。该系统的另一有利的扩展方案的特征在于，时钟发生系统部件和/或处理装置配备有用于偏差的存储装置。由此能够为后续的使用提供该偏差。该系统的另一有利的扩展方案的特征在于，时钟发生系统部件和/或处理装置能够访问用于偏差的外部存储装置。以这种方式，偏差构造成有利地为也能够从外部访问。该系统的另一有利的扩展方案的特征在于，设置至少一个另外的系统部件，所述至少一个另外的系统部件生成独立的时基，并且另外的系统部件的独立的时基能够基于参考时基来校准和/或校正。由此能够有利地以非常高的准确性运行另外的系统部件。该系统的另一有利的扩展方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统(100)，所述系统具有：/n时钟发生系统部件(1)，所述时钟发生系统部件具有微机械振动元件和第一电路装置(2)，其中，所述微机械振动元件能够被激励以固有频率(f_osc)进行振动，且所述第一电路装置由所述振动元件的固有频率(f_osc)生成如下的时钟频率(f_odr)：所述时钟频率被预先调整到预给定的期望时钟频率(f_odr_nom)；/n存储装置(4)，所述存储装置用于所述时钟频率(f_odr)与所述期望时钟频率(f_odr_nom)的剩余的偏差(a_odr)，其中，对于所述时钟发生系统部件已单独地确定所述偏差(a_odr)；/n处理装置(10)，所述处理装置基于所生成的时钟频率(f_odr)和所存储的偏差(a_odr)生成用于所述系统(100)的至少一部分的参考时基。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181220 DE 102018222608.31.一种系统(100)，所述系统具有：
时钟发生系统部件(1)，所述时钟发生系统部件具有微机械振动元件和第一电路装置(2)，其中，所述微机械振动元件能够被激励以固有频率(f_osc)进行振动，且所述第一电路装置由所述振动元件的固有频率(f_osc)生成如下的时钟频率(f_odr)：所述时钟频率被预先调整到预给定的期望时钟频率(f_odr_nom)；
存储装置(4)，所述存储装置用于所述时钟频率(f_odr)与所述期望时钟频率(f_odr_nom)的剩余的偏差(a_odr)，其中，对于所述时钟发生系统部件已单独地确定所述偏差(a_odr)；
处理装置(10)，所述处理装置基于所生成的时钟频率(f_odr)和所存储的偏差(a_odr)生成用于所述系统(100)的至少一部分的参考时基。


2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述系统(100)构造为传感器系统，其中，具有微机械传感器结构的旋转速率传感器用作所述时钟发生系统部件(1)，
其方式是：在所述传感器结构中构造有至少一个振动元件，所述至少一个振动元件被激励成以固有频率(f_osc)进行振动，用于进行测量信号检测；
其方式是：设置所述第一电路装置(2)，所述第一电路装置由所述固有频率(f_osc)生成时钟频率(f_odr)，所述时钟频率确定用于所述旋转速率传感器的传感器数据的输出采样率，并且所述处理装置(10)设计用于基于所述参考时基处理所述传感器数据。


3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其特征在于，用于生成所述时钟频率(f_odr)的所述第一电路装置(2)包括至少一个锁相环(PLL)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(100)，其特征在于，所述时钟发生系统部件(1)和/或所述处理装置(10)具有用于所述偏差(a_odr)的第一存储装置(5)。


5.根据以上权利要求中任一项所述的系统(100)，其特征在于，所述时钟发生系统部件(1)和/或所述处理装置(10)能够访问用于所述偏差(a_odr)的外部的第二存储装置(20)。


6.根据以上权利要求中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·吉塞尔曼，G·拉梅尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE