[实用新型]加速度度量传感器和便携式电子装置

说明书

技术领域

本公开涉及使用MEMS(微电机系统)技术获得的具有高精度以及对温度和老化低敏感性的加速度度量传感器。

背景技术

如已知的那样，加速度度量传感器或者加速度计是将加速度转换为电信号的惯性传感器。使用MEMS技术获得的加速度度量传感器基本上由移动结构和检测系统构成，检测系统耦合至移动结构并且产生对应的电信号(例如电容性变化)，电信号接着提供至处理接口。

例如，美国专利8,671,756描述了用于MEMS谐振双轴加速度计的微电机感测结构。微电机感测结构包括借由弹性元件以悬置在衬底之上方式而锚定至衬底的惯性质量块。弹性元件使能惯性感测惯性质量块沿着属于惯性质量块的主延伸平面的第一感测轴线和第二感测轴线响应于相应线性外部加速度的移动。此外，微电机感测结构包括至少一个第一谐振元件和一个第二谐振元件，其沿着第一和第二感测轴线具有相应的纵向延伸，并且经由对应的弹性元件以当惯性质量块分别沿着第一和第二感测轴线位移时经受相应轴向应力的方式而机械地耦合至惯性质量块。

通常，加速度计可以用于多种应用。例如，它们可以形成对应的倾角计。然而，在多个应用中，需要由加速度计所提供的电信号特别精确和准确。就此而论，在一些应用中需要所谓的ZGO(零重力偏移)稳定性小于0.00981m/s²。

更详细地，加速度计经受不希望的现象，诸如例如温度变化、老化、机械应力等。前述不希望的现象引起由加速度计所产生电信号内伪分量的产生，也即分量不与加速度计所经受的加速度相关联，结果减小了加速度计的精确性。

实用新型内容

本公开提供了一种加速度度量传感器，与现有技术相比，其具有对温度和老化的低敏感性。

根据本公开，提供了一种加速度度量传感器，加速度度量传感器包括：承载结构；半导体材料的悬置区域，相对于所述承载结构可移动；至少一个第一调制电极，固定至所述承载结构并且被配置用于在使用中采用包括具有第一频率的至少一个周期性分量的电调制信号来偏置；至少一个第一可变电容器，由所述悬置区域以及由所述第一调制电极形成为使得所述悬置区域经受取决于所述电调制信号的第一静电力；以及感测组件，被配置用于当所述加速度度量传感器经受加速度时产生电感测信号，所述电感测信号指示所述悬置区域相对于所述承载结构的位置并且包括频率调制分量，所述频率调制分量取决于所述加速度和所述第一频率。

根据本公开，提供一种便携式电子装置，包括：加速度度量传感器，包括，固定区域；半导体材料的悬置区域，沿相对于所述固定区域的平移或旋转方向可移动；第一调制电极，附接至所述固定区域并且被配置用于接收电调制信号，所述电调制信号包括具有第一频率的至少一个周期性分量；第一可变电容器，由所述悬置区域和第一调制电极形成，用于基于所述电调制信号而向所述悬置区域提供第一静电力；以及感测结构，配置用于响应于第一悬置区域经受使得所述悬置区域沿平移或旋转方向的移动的加速度生成电感测信号，所述电感测信号指示所述悬置区域相对于所述固定区域的位置并且包括取决于加速度并且取决于所述电调制信号的第一频率的函数的频率调制分量；以及处理器单元，电耦合至所述加速度度量传感器。。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在参照附图、纯粹借由非限定性示例描述本公开的优选实施例，其中：

图1示出了根据本公开的一个实施例的加速度计的实施例的示意性俯视图；

图2示出了图1中所示实施例的一部分的示意性俯视图；

图3是示出了根据本公开一个实施例的位移信号的频谱和对应频谱贡献、以及高通滤波器的频率响应的示图；

图4示出了用于处理由图1的实施例中加速度计所提供信号的电路的框图；

图5是示出了图1的加速度计的一个实施例的位移信号的一部分的频谱以及机械系统的频率响应频谱的示图；

图6和图7是根据本公开实施例的又一些加速度计的示意性俯视图；

图8是沿着图7的剖面VIII-VIII平面获取的图7中所示实施例的一部分的示意性剖视图；以及

图9是根据本公开的另一实施例的包括图1、图6和图7中的一个或多个加速度计的电子设备的框图。

具体实施方式

图1是使用MEMS技术以集成方式制造的、设计用于检测加速度的加速度计1的实施例的结构的示意图。在所示的示例中，加速度计1配置用于检测由箭头a_ext所示的指向平行于正交参考系统XYZ的轴线X的加速度。