本发明专利技术公开了一种用于加速度计处理电路的温度补偿装置，涉及对数字式加速度计的温度稳定性的改善。本发明专利技术温度补偿装置主要包括第二仪表放大器、第二模／数转换器、第二带通滤波器、相干解调器、第二低通滤波器和除法器，所述第二仪表放大器的输出端与第二模／数转换器的输入端连接，第二模／数转换器的输出端与第二带通滤波器的输入端相连，第二带通滤波器的输出端与相干解调器的输入端连接，相干解调器的输出端与第二低通滤波器的输入端连接，第二低通滤波器的输出端与除法器的除数端连接。与现有技术相比，本发明专利技术实现对数字式加速度计的处理电路的高精度的温度补偿。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微弱信号检测领域，尤其涉及对数字式加速度计的温度稳定性的改口。
技术介绍
现有技术的数字式加速度计的结构如图1所示，由加速度传感器与处理电路组 成。从图1中可以看出，除了 MEMS加速度传感器之外，数字式加速度计的其他部分都是处理 电路。数字式加速度计的具体连接关系为=CORDIC正弦波产生器的输出端与数/模转换器 的输入端相连，数/模转换器的输出端与MEMS加速度传感器相连，MEMS加速度传感器的两 个输出端分别与第一电荷放大器和第二电荷放大器的输入端相连，两个电荷放大器的输出 端分别与第一仪表放大器的两个信号输入端相连，第一仪表放大器的输出端与第一模/数 转换器的输入端相连，第一模/数转换器的输出端与第一带通滤波器的输入端相连，第一 带通滤波器的输出端与CORDIC解调器的输入端相连，CORDIC解调器的输出端与第一低通 滤波器相连，第一低通滤波器输出数字直流量，这个直流量与MEMS加速度传感器输入的加 速度的值成正比关系。现有的数字式加速度计所包含的CORDIC正弦波产生器、第一带通滤 波器、CORDIC解调器、第一低通滤波器是在FPGA(现场可编程门阵列)中编写代码实现的。现有的数字式加速度计的处理电路的温度补偿装置主要包括稳压器、热敏电阻、 电阻、模/数转换器、低通滤波器、温度补偿模型或拟合曲线和加法器。其装置连接关系为 稳压器的输出端与电阻的一端相连，电阻的另一端与热敏电阻的一端相连，热敏电阻的另 一端接地，并且电阻与热敏电阻相连端与模/数转换器的输入端相连，模/数转换器的输出 端与低通滤波器的输入端相连，低通滤波器的输出端输出的输出值通过某种函数映射到温 度补偿模型或拟合曲线，得出的值输入到加法器的一个加法端，数字式加速度计输出的值 输出到加法器的另一个加法端，实现相加，从而对数字式加速度计的处理电路进行温度补 偿。这种补偿方法需要测量所使用的精确的热敏电阻的电阻值与温度之间的函数关系以及 数字式加速度计的处理电路的稳定性与温度之间的函数关系，在此基础上构建温度补偿模 型或拟合曲线。而对上述两种与温度有关的函数关系进行测量非常麻烦，需要消耗大量的 时间，并且很难达到较高的精度。另外热敏电阻测量的外界温度只能是一个非常小范围的 温度，而数字式加速度计连接板的面积相对来说是相当大的，因此热敏电阻所测的温度无 法代表各个数字式加速度计的处理电路的各个芯片上的精确温度，所以即使上述两个与温 度之间的函数关系测量的很精确，该补偿方式也无法达到很高的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的用于加速度计处理电路的温度补偿装置及其加速 度计。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是该用于加速度计处理电路的温度 补偿装置主要包括第二仪表放大器、第二模/数转换器、第二带通滤波器、相干解调器、第二低通滤波器和除法器，所述第二仪表放大器的输出端与第二模/数转换器的输入端连 接，所述第二模/数转换器的输出端与第二带通滤波器的输入端连接，所述第二带通滤波 器的输出端与相干解调器的输入端连接，所述相干解调器的输出端与第二低通滤波器的输 入端连接，所述第二低通滤波器的输出端与除法器的除数端连接。进一步地，本专利技术所述相干解调器包括判断器，用于接收来自第二带通滤波器的数字信号并进行符号判断；寄存器，用于当判断器判断第二带通滤波器的数字信号为正数或零时保持该数字 信号不变；取反并寄存器，用于当判断器判断第二带通滤波器的数字信号为负数时将该数字 信号取绝对值并保存。进一步地，本专利技术所述除法器用于分别接收来自所述第二低通滤波器和数字式加 速计的处理电路中的第一低通滤波器的信号，并将来自所述第二低通滤波器的信号作为除 数、来自第一低通滤波器的信号作为被除数进行相除。本专利技术的加速度计除了含有处理电路和加速度传感器外，还包括温度补偿装置， 该温度补偿装置包括第二仪表放大器、第二模/数转换器、第二带通滤波器、相干解调器、 第二低通滤波器和除法器，所述第二仪表放大器的其中一个输入端与所述处理电路的数/ 模转换器的输出端连接，第二仪表放大器的另一个输入端接地，所述第二仪表放大器的输 出端与第二模/数转换器的输入端连接，所述第二模/数转换器的输出端与第二带通滤波 器的输入端连接、所述第二带通滤波器的输出端与相干解调器的输入端连接，所述相干解 调器的输出端与第二低通滤波器的输入端连接，所述第二低通滤波器的输出端与除法器的 除数端连接，所述除法器的被除数端与处理电路的第一低通滤波器的输出端连接。进一步地，本专利技术所述第一仪表放大器与第二仪表放大器的温度系数的差值小 于等于20ppm/°C，以及第一数模转换器与第二数模转换器的温度系数的差值小于等于 20ppm/°C。进一步地，本专利技术加速度计中所述相干解调器包括判断器，用于接收来自第二带通滤波器的数字信号并进行符号判断；寄存器，用于当判断器判断第二带通滤波器的数字信号为正数或零时保持该数字 信号不变；取反并寄存器，用于当判断器判断第二带通滤波器的数字信号为负数时将该数字 信号取绝对值并保存。进一步地，本专利技术加速度计中所述除法器用于分别接收来自所述第二低通滤波器 和数字式加速计的第一低通滤波器的信号，并以来自所述第二低通滤波器的信号作为除 数、来自第一低通滤波器的信号作为被除数进行相除。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是1)本专利技术不需要测量数字式加速度计的处理电路的稳定性与温度之间的函数关系，也不需要测量热敏电阻的电阻值与温度之间的函数关系，更不需要建立温度补偿模型 或拟合曲线，节约了大量的时间。2)本专利技术实现对数字式加速度计的处理电路的各个器件单独进行温度补偿，而各个器件的温度都是由自身测量出来的，因此各个器件温度不同不会影响本专利技术的补偿精度，从而使本专利技术的补偿精度提高。3)本专利技术中，第一仪表放大器和第二仪表放大器、第一数模转换器和第二数模转换器的温度系数非常接近的以及温度系数非常接近的第一数模转换器，实现对数字式加速 度计的处理电路的高精度的温度补偿。附图说明图1是现有技术中的数字式加速度计的结构示意框图。图2是本专利技术的数字式加速度计中处理电路的温度补偿装置的连接关系图。图3是本专利技术相干解调器的内部连接关系图。图4是本专利技术相干解调器的输入信号的波形图。图5是本专利技术相干解调器的输出信号的波形图。图6是本专利技术的数字式加速度计的连接关系图。具体实施例方式根据传输的信号为数字信号还是模拟信号可以将现有技术的数字式加速度计的 处理电路分为三个部分，分别为数字部分、模拟部分以及数模连接部分。数字部分包括 CORDIC正弦波产生器、第一带通滤波器、CORDIC解调器、第一低通滤波器。模拟部分包括第 一电荷放大器、第二电荷放大器、第一仪表放大器。数模连接部分包括数/模转换器以及第 一模/数转换器。对于数字式加速度计的处理电路，数字部分是不会影响数字式加速度计 的处理电路的温度稳定性能的，只有模拟部分和模数转换部分会影响数字式加速度计的处 理电路的温度稳定性。根据对数字式加速度计的处理电路的模拟部分与数模连接部分的温 度特性进行分析以及测量，确定第一仪表放大器、数/模转换器以及第一模/数转换器直接 决定了数字式加速度计的处理电路的温度稳定性。本专利技术的用于数字式加速度计处理电路的温度补偿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于加速度计处理电路的温度补偿装置，其特征在于：包括第二仪表放大器、第二模／数转换器、第二带通滤波器、相干解调器、第二低通滤波器和除法器，所述第二仪表放大器的输出端与第二模／数转换器的输入端连接，所述第二模／数转换器的输出端与第二带通滤波器的输入端相连，所述第二带通滤波器的输出端与相干解调器的输入端连接，所述相干解调器的输出端与第二低通滤波器的输入端连接，所述第二低通滤波器的输出端与除法器的除数端连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，王昊，胡世昌，金仲和，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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