[发明专利]一种MEMS陀螺仪的信号处理系统

说明书

本发明公开了一种MEMS陀螺仪的信号处理系统，包括：与检测电容电连接的第一转换模块，第一转换模块用于将检测电容的电容值转换为检测数字信号；与第一转换模块电连接的第一数字信号处理模块，第一数字信号处理模块用于对检测数字信号进行处理得到角速度数字信号；与驱动检测电容电连接的第二转换模块，第二转换模块用于将驱动检测电容的电容值转换为驱动检测数字信号；与第二转换模块电连接的驱动模块，驱动模块用于根据驱动检测数字信号生成模拟驱动信号至驱动电容，使第二转换模块、驱动模块和MEMS陀螺仪组成谐振环路。通过第一转换模块和第二转换模块直接将相应电容变化转换为数字信号，简化MEMS陀螺仪的信号处理过程，降低功耗。

技术领域

本发明涉及MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)陀螺仪的信号处理技术领域，更为具体的说，涉及一种MEMS陀螺仪的信号处理系统。

背景技术

MEMS陀螺仪具有成本低、体积小、功耗低、可靠性高等优点，其不仅在航空航天、军事领域的应用中占据重要地位，而且在民用领域也取得了广泛的应用，如工业制造、医学、汽车等领域。MEMS陀螺仪可以分为两种类型，即电容式和电阻式。相比与电阻式的MEMS陀螺仪，电容式的MEMS陀螺仪具有高灵敏度、良好的温度特性、低功耗等优势。现有的MEMS陀螺仪的信号处理都是检测MEMS陀螺仪的电容变化，根据电容变化转换为模拟电压信号，而后将模拟电压信号进行处理，如移相、振幅控制、解调等，最终得到相应的数字信号，现有的MEMS陀螺仪的信号处理较为复杂，进而功耗较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种MEMS陀螺仪的信号处理系统，通过第一转换模块和第二转换模块直接将相应电容变化转换为数字信号，而后对该数字信号进行处理，简化MEMS陀螺仪的信号处理过程，以降低功耗。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种MEMS陀螺仪的信号处理系统，所述MEMS陀螺仪包括驱动电容、检测电容和驱动检测电容，包括：

与所述检测电容电连接的第一转换模块，所述第一转换模块用于将所述检测电容的电容值转换为检测数字信号；

与所述第一转换模块电连接的第一数字信号处理模块，所述第一数字信号处理模块用于对所述检测数字信号进行处理得到角速度数字信号；

与所述驱动检测电容电连接的第二转换模块，所述第二转换模块用于将所述驱动检测电容的电容值转换为驱动检测数字信号；

与所述第二转换模块电连接的驱动模块，所述驱动模块用于根据所述驱动检测数字信号生成模拟驱动信号至所述驱动电容，以使所述第二转换模块、驱动模块和MEMS陀螺仪组成谐振环路。

可选的，所述驱动电容、检测电容和驱动检测电容均由可动电极和固定电极组成，其中，所述可动电极与所述MEMS陀螺仪的质量块相连；

其中，所述第一转换模块、第二转换模块、驱动模块分别与各自相应电容的固定电极电连接，所述质量块接入一参考时钟信号，以及，所述模拟驱动信号的本征频率与所述MEMS陀螺仪的共振频率相同。

可选的，所述第一转换模块和第二转换模块均为增量积分调制器。

可选的，所述第一转换模块和第二转换模块均对应各自相应的第一固定电极和第二固定电极，其中，所述第一转换模块和第二转换模块中任意一转换模块包括：第一开关子模块、第二开关子模块、积分器、比较器、反相差分电容子模块和同相差分电容子模块；

所述第一开关子模块根据第一时钟信号端的信号，控制所述第一固定电极与接地端电连接，或者，根据第二时钟信号端的信号，控制所述第一固定电极与所述积分器的反相输入端电连接；