[发明专利]一种频率可调的MEMS陀螺仪自激启动电路

说明书

本发明涉及一种频率可调的MEMS陀螺仪自激启动电路，属于集成电路领域；包括CV转换电路、放大电路、选频滤波器、移相电路、低通滤波器、驱动电路；其中，CV转换电路的输入端连接MEMS陀螺仪表头第一模态的检测电极；CV转换电路输出端连接放大电路输入端；放大电路输出端连接选频滤波器的输入端；选频滤波器输出端连接移相电路得输入端；移相电路输出端连接低通滤波器的输入端；低通滤波器的输出端连接驱动电路的输入端；驱动电路的输出端连接MEMS陀螺仪表头第一模态的驱动电极；本发明自激启动电路在单芯片中实现，避免了分立元件方案体积大、互连复杂、功耗高、可靠性差等缺点。

技术领域

本发明属于集成电路领域，涉及一种频率可调的MEMS陀螺仪自激启动电路。

背景技术

MEMS陀螺仪具有成本低、尺寸小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点，在航空航天、汽车电子、消费电子、工业控制等领域都有着广泛的应用。MEMS陀螺仪基于柯里奥利效应来工作，系统包括驱动环路和检测支路两个核心部分。MEMS陀螺仪稳定可靠工作的基础是其驱动环路能稳频稳幅振荡，此时，当敏感轴有角速度输入时，基于柯里奥利效应，检测支路就会有与输入角速度成比例的输出。

通常，陀螺仪的闭环驱动环路有数字闭环驱动和模拟闭环驱动两种驱动方式，多数通过标准商用元器件搭建实现，存在系统体积大、互连复杂、功耗高、可靠性差等缺点。常见的模拟闭环驱动方式采用AGC(自动增益控制，Automatic Gain Control)环路实现，存在稳定时间长的缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种频率可调的MEMS陀螺仪自激启动电路，该自激启动电路在单芯片中实现，避免了分立元件方案体积大、互连复杂、功耗高、可靠性差等缺点。

本发明解决技术的方案是：

一种频率可调的MEMS陀螺仪自激启动电路，包括CV转换电路、放大电路、选频滤波器、移相电路、低通滤波器、驱动电路；其中，CV转换电路的输入端连接MEMS陀螺仪表头第一模态的检测电极；CV转换电路输出端连接放大电路输入端；放大电路输出端连接选频滤波器的输入端；选频滤波器输出端连接移相电路得输入端；移相电路输出端连接低通滤波器的输入端；低通滤波器的输出端连接驱动电路的输入端；驱动电路的输出端连接MEMS陀螺仪表头第一模态的驱动电极。

在上述的一种频率可调的MEMS陀螺仪自激启动电路，自激启动电路的工作过程为：

CV转换电路：接收MEMS陀螺仪传来的电容变化量，将电容变化量转化为电压信号，并将电压信号发送至放大电路；

放大电路：接收CV转换电路传来的电压信号，对电压信号进行放大处理，生成放大后的电压信号，并将放大后的电压信号发送至选频滤波器；

选频滤波器：接收放大电路传来的放大后的电压信号，从放大后的电压信号中提取与MEMS陀螺仪表头谐振频率同频的信号，将谐振频率不同的信号滤掉，获得谐振信号；并将谐振信号发送至移相电路；

移相电路：接收选频滤波器传来的谐振信号，将谐振信号相移90°，得到移相后的信号，并将移相后的信号发送至低通滤波器；

低通滤波器：接收移相电路传来的移相后的信号，对移相后的信号进行滤波处理，生成滤波后的移相信号；并将滤波后的移相信号发送至驱动电路；

驱动电路：接收低通滤波器传来的滤波后的移相信号，进行增强驱动能力处理，获得增强驱动后的移相信号，并将增强驱动后的移相信号发送至MEMS陀螺仪表头第一模态的驱动电极。

在上述的一种频率可调的MEMS陀螺仪自激启动电路，移相电路将谐振信号相移90°后，抵消了MEMS陀螺仪表头的驱动力与位移之间的90°相位差，满足陀螺仪自激振动的条件。