【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微机电，具体涉及一种用于维持mems陀螺仪超低功耗休眠和快速唤醒的接口电路。
技术介绍
1、微机电子机械系统(micro electro-mechanical system，mems)陀螺仪是一种基于科里奥利效应的惯性传感器，由于其具有功耗低、尺寸小、质量轻等特点，被广泛应用于如智能手机、可穿戴设备、虚拟现实设备等电池供电的可移动设备上。在半导体工艺不断进步，器件尺寸不断缩小的大背景下，对mems陀螺仪功耗的要求越来越高，一种传统的方法是通过优化陀螺仪接口电路的复杂度来降低功耗，但在设计过程中需要考虑与功耗相矛盾指标的折中关系，增加了设计难度；一种新的方法是通过周期性关断和启动mems陀螺仪，在关断外部陀螺传感单元和接口电路后系统的功耗得以显著降低，但对高品质因数的外部陀螺传感单元而言通常需要较长的启动时间，无法同时做到低功耗休眠和快速启动，从而一定程度上制约了该技术的广泛应用。
2、因此，通过优化陀螺仪接口电路的复杂度来降低功耗设计难度较高，增加了设计成本，而通过周期性关断和启动mems陀螺仪的接口电路则唤醒陀螺仪的时间长。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种用于维持mems陀螺仪超低功耗休眠和快速唤醒的接口电路，可以在降低系统功耗的同时，解决高品质因数的mems陀螺仪重新唤醒时间过长的问题。
2、第一方面，本专利技术实施例提供的一种用于维持mems陀螺仪超低功耗休眠和快速唤醒的接口电路，所述接口电路包括：
3、驱动通道
4、其中，工作模式包括普通测量模式和休眠模式，当驱动通道处于休眠模式时，驱动通道用于关断检测通道和驱动通道内部的部分功耗电路，以降低接口电路的功耗，并通过驱动通道中的非主要功耗电路控制外部陀螺传感单元的谐振位移信号处于近似恒幅谐振状态以令外部陀螺传感单元能够被快速唤醒；
5、检测通道，检测通道的第二输入端与外部陀螺传感单元的输出端相连，当检测通道处于激活状态时检测通道用于获取并输出外部陀螺传感单元检测得到的角速率信号；
6、高压偏置电荷泵，高压偏置电荷泵的输出端与外部陀螺传感单元的输入端相连，高压偏置电荷泵用于向外部陀螺传感单元提供质量块偏置电压。
7、在本专利技术的一些实施例中，接口电路还包括第一开关s1和第二开关s2；
8、第一开关s1的输入端与第一电源端相连，第一开关s1的输出端与驱动通道的第二输入端相连；
9、第二开关s2的输入端与第二电源端相连，第二开关s2的输出端与检测通道的第三输入端相连；
10、驱动通道包括：
11、dpg信号控制模块，dpg信号控制模块的输入端作为驱动通道的第一输入端与外部陀螺传感单元的驱动模态的输出端相连，dpg信号控制模块的第一输出端与跟随保持电路的第一输入端相连，dpg信号控制模块的第二输出端与及突发模式锁相环的输入端相连；
12、跟随保持电路，跟随保持电路的第二输入端与突发模式锁相环的第一输出端相连，跟随保持电路的输出端与驱动缓冲电路的第二输入端相连；
13、突发模式锁相环，突发模式锁相环的第一输出端还与第一开关相连，突发模式锁相环的第二输出端与第二开关的相连，突发模式锁相环的第三输出端与驱动缓冲电路的第二输入端相连；
14、驱动缓冲电路，驱动缓冲电路的输出端与外部陀螺传感单元的驱动模态的输入端相连。
15、在本专利技术的一些实施例中，当驱动通道的工作模式为休眠模式，休眠模式包括挂起阶段和矫正阶段时，突发模式锁相环用于：
16、生成固定占空比的驱动通道门控信号dpg，以根据固定占空比的dpg信号的幅值对第一开关s1进行周期性连通和关断，并对dpg信号控制模块进行周期性激活和关断；
17、生成低电平的检测通道功耗门控信号spg，以关断第二开关s2，并关断检测通道。
18、示例性的，固定占空比的dpg信号为一个固定占空比的脉冲信号，当固定占空比的dpg信号处于高电平状态时，驱动通道处于矫正阶段，第一开关s1连通，dpg信号控制模块处于激活状态；当固定占空比的dpg信号处于低电平状态时，驱动通道处于挂起阶段，第一开关s1关断，dpg信号控制模块处于关断状态。
19、在本专利技术的一些实施例中，当驱动通道处于休眠模式中的挂起阶段时：
20、跟随保持电路用于生成第一幅值控制信号；
21、突发模式锁相环还用于生成第一基准方波信号；
22、驱动缓冲电路用于根据第一基准方波信号确定驱动幅度控制信号的频率，并根据第一幅值控制信号确定驱动幅度控制信号的幅值，生成驱动幅度控制信号。
23、在本专利技术的一些实施例中，当驱动通道的工作模式为普通测量模式时；
24、dpg信号控制模块用于根据外部陀螺传感单元的谐振位移信号生成前馈控制信号和参考信号；
25、跟随保持电路用于根据前馈控制信号，生成第二幅值控制信号；
26、突发模式锁相环用于根据参考信号，生成第二基准方波信号、高电平的dpg信号及高电平的spg信号，以通过高电平的dpg信号连通第一开关s1并令dpg信号控制模块处于激活状态，通过高电平的spg信号连通第二开关s2并令检测通道处于激活状态，第一基准方波信号和第二基准方波信号的频率相同；
27、驱动缓冲电路用于根据第二基准方波信号确定驱动幅度控制信号的频率，并根据第二幅值控制信号确定驱动幅度控制信号的幅值，生成驱动幅度控制信号。
28、在本专利技术的一些实施例中，当驱动通道处于矫正阶段时；
29、dpg信号控制模块具体用于对谐振位移信号依次进行峰值检测、误差放大及比例积分控制处理，得到前馈控制信号，以通过前馈控制信号矫正挂起阶段生成的驱动幅度控制信号与外部陀螺传感单元的谐振位移信号的幅度误差；
30、突发模式锁相环具体用于根据参考信号，生成第二基准方波信号，以通过第二基准方波信号矫正挂起阶段生成的驱动幅度控制信号与谐振位移信号的相位误差。
31、在本专利技术的一些实施例中，突发模式锁相环包括：
32、鉴频鉴相器，鉴频鉴相器的输入端作为突发模式锁相环的第一输入端与dpg信号控制模块的第二输出端相连，鉴频鉴相器的输出端与休眠模式控制电路的输入端相连；
33、休眠模式控制电路，休眠模式控制电路的输出端与电荷泵的输入端相连；
34、电荷泵，电荷泵的输出端与环路滤波器相连；
35、环路滤波器，环路滤波器的输出端与压控环形振荡器的输入端相连；
36、压控环形振荡器，压控环形振荡器的输出端与90度相移器的输入端、鉴频鉴相器的第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于维持MEMS陀螺仪超低功耗休眠和快速唤醒的接口电路，其特征在于，所述接口电路包括：
2.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括第一开关(S1)和第二开关(S2)；
3.根据权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述驱动通道(1)的工作模式为所述休眠模式，所述休眠模式包括挂起阶段和矫正阶段；
4.根据权利要求3所述的接口电路，其特征在于，所述驱动通道(1)处于所述休眠模式中的挂起阶段；
5.根据权利要求4所述的接口电路，其特征在于，所述驱动通道(1)的工作模式为所述普通测量模式；
6.根据权利要求5所述的接口电路，其特征在于，所述驱动通道(1)处于所述矫正阶段；
7.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述突发模式锁相环(13)包括：
8.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述DPG信号控制模块(11)包括：
9.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述跟随保持电路(12)由被动采样网络和电压跟随器构成。
10.根据权利要
...【技术特征摘要】
1.一种用于维持mems陀螺仪超低功耗休眠和快速唤醒的接口电路，其特征在于，所述接口电路包括：
2.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括第一开关(s1)和第二开关(s2)；
3.根据权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述驱动通道(1)的工作模式为所述休眠模式，所述休眠模式包括挂起阶段和矫正阶段；
4.根据权利要求3所述的接口电路，其特征在于，所述驱动通道(1)处于所述休眠模式中的挂起阶段；
5.根据权利要求4所述的接口电路，其特征在于，所述驱动通道(1)的工作模式为所...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱樟明，李成月，钟龙杰，刘术彬，王凌，梁宇华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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