减小多功能传感器器件中偏移变化的系统及方法
【专利摘要】本发明提供了减小多功能传感器器件中偏移变化的系统及方法。在这些实施例中，多功能感测器件（100）包括微机电（MEMS）陀螺仪（110）和至少第二传感器（112）。所述MEMS陀螺仪（110）被配置为生成第一时钟信号，以及所述第二传感器包括第二时钟信号。所述多功能感测器件还包括重置机构（114），所述重置机构（114）被配置为生成重置信号以设置在所述第二时钟信号与所述第一时钟信号的相对周期性相位对齐。始终设置其它传感器器件（112）的时钟与所述MEMS陀螺仪（110）的时钟的相对周期性相位对齐可以通过减小不同的输出偏移会在多个感测器件内发生的可能性来改进器件的性能。
【专利说明】减小多功能传感器器件中偏移变化的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及微机电系统(MEMS)器件。更具体地说，本发明涉及多功能MEMS传感器器件。
【背景技术】
[0002]近年来，微机电系统(MEMS)技术取得了广泛的关注，因为它提供了一种使用常规的批量半导体加工技术制作非常小的机电结构的方法。MEMS的一个常见的应用是传感器器件的设计和制作。MEMS传感器被广泛用于例如汽车、惯性制导系统、家用电器、游戏器件、各种器件的保护系统、以及许多其它的工业、科学、以及工程系统的应用中。
[0003]MEMS传感器的一个示例是MEMS陀螺仪。替选地被称为“角速率传感器”、“陀螺仪”、“陀螺测试仪”、“振动陀螺仪”、“陀螺仪传感器”或“偏航角速率传感器”，MEMS陀螺仪感测围绕一个或多个轴的角旋转或速度。MEMS陀螺仪被广泛用于各种感测应用中。例如，车辆或汽车应用可以使用MEMS陀螺仪以确定何时部署车辆安全气囊或激活稳定性和/或牵引控制系统。此外，例如视频游戏控制器、个人媒体播放器、移动电话以及数码相机的消费性电子产品也使用各种应用中的MEMS陀螺仪以跟踪器件的旋转运动的方向和/或响应。
[0004]MEMS传感器器件的其它示例包括MEMS惯性传感器和MEMS压力传感器。通常，MEMS惯性传感器可以被构造和配置为感测各种不同类型的惯性变化，包括加速度。同样，MEMS压力传感器可以被配置为感测不同类型的压力变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]结合附图并参阅详细说明书以及权利要求，对本发明可以有比较完整的理解。其中在附图中类似的参考符号表示相同的元件，以及:
[0006]图1是根据本发明的实施例的多功能感测器件的示意图；
[0007]图2是根据本发明的实施例的多功能感测器件的示意图；
[0008]图3是根据本发明的另一个实施例的多功能感测器件的示意图；
[0009]图4是说明了本发明的实施例的示范性时序波形的时序图；以及
[0010]图5是说明了多功能传感器器件内的各个时钟的示范性时序波形的时序图。
【具体实施方式】
[0011]以下详细描述在本质上仅仅是说明性的，并不旨在限定本发明主题的实施例或此类实施例的应用和使用。此外，不旨在被先前【技术领域】、【背景技术】、或以下详细描述中的任何明示或暗示的理论所限定。
[0012]以下详细描述将元件或节点或特征称为“连接”或“耦合”在一起。如本发明所使用的，除非明确说明并非如此，“连接”指元件被直接接合到(或直接互通)另一个元件，而不一定是机械地连接。同样，除非明确说明并非如此，“耦合”指元件被直接或间接地接合到(直接或间接地互通)另一个元件，而不一定是机械地连接。因此，虽然附图中所示的原理图描述了元件的示范性安排，但是附加中间元件、器件、特征或组件可以存在于所描述的主题的实施例中。
[0013]简便起见，与微机电系统(MEMS)制作和开发、MEMS感测、模拟电路设计以及系统(以及系统的单个操作组件)的其它功能方面相关的常规技术在本发明中可能没有描述详细。此外，本发明所包含的各个附图中所示的连接线旨在表示各元件之间的示范性功能关系和/或物理耦合。应注意，很多替代或附加功能关系或物理连接可以存在于本主题的实施例中。应了解，本发明所描述的电路可以在硅或其它半导体材料、或替选地通过它们的软件代码表示来实现。此外，仅为了参考，某些术语也可以被用于以下描述，因此并不旨在限定，并且术语“第一”、“第二”以及指代结构的其它这种数字术语并不暗示顺序或次序，除非上下文清楚地指示。
[0014]本发明所描述的各种实施例提供了用于提供改进的多功能感测的系统及方法。在这些实施例中，多功能感测器件包括微机电(MEMS)陀螺仪和至少第二传感器。所述MEMS陀螺仪被配置为生成第一时钟信号，以及所述第二传感器包括第二时钟信号。所述多功能感测器件还包括重置机构，所述重置机构被配置为生成重置信号以将所述第二时钟信号与所述第一时钟信号的相对周期性相位对齐。如下面将要更详细描述的，将其它传感器器件的时钟与所述MEMS陀螺仪的时钟之间的相对周期性相位对齐可以通过减小不同的输出偏移会在多个感测器件内发生的可能性来改进器件的性能。
[0015]在具体实施例中，多功能感测器件包括重置机构、MEMS陀螺仪和至少第二 MEMS传感器和第三MEMS传感器。在该实施例中，第一 MEMS传感器和第二 MEMS传感器都是从由MEMS惯性传感器和MEMS压力传感器组成的组中选择的。所述MEMS陀螺仪被配置为生成对齐到所述MEMS陀螺仪中的振动质量块的机械振荡的至少分谐波的第一时钟信号。所述第
二MEMS传感器包括第二时钟信号以及所述第三MEMS传感器包括第三时钟信号。所述重置机构被配置为接收所述第一时钟信号和重置请求信号。所述重置机构被配置为响应于接收所述重置请求信号生成在所述第一时钟信号的边缘后的重置信号，其中所述重置信号耦合于所述第二 MEMS传感器和所述第三MEMS传感器以使所述第二时钟信号和第三时钟信号与所述第一时钟信号相位对齐。具体地，设置所述第二时钟信号、所述第三时钟信号和所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。而且，如下面将要更详细描述的，设置其它MEMS传感器器件的时钟和MEMS陀螺仪的第一时钟之间的相对周期性相位对齐可以通过减小不同的输出偏移会在多个MEMS感测器件内发生的可能性来改进器件的性能。
[0016]例如MEMS传感器的传感器器件通常具有通常被称为“偏移”的部分。通常，偏移指当空值或零输入施加于传感器时生成的传感器输出。这些偏移可以由多种因素产生，包括在MEMS传感器制作期间在制作和校准过程中发生的典型变化。包括大多数MEMS传感器器件的大多数传感器器件提供了机构以补偿或以其它方式“归零”这种偏移，以便它们在操作期间不会不可接受地改变传感器输出。例如，MEMS传感器器件可能包括可编程的“修整值”，其允许偏移被减小、消除或以其它方式在器件设置中得到补偿。编程这种值以减小或消除偏移的过程通常被称为“修整”。
[0017]然而，这种技术在处理在感测操作期间或之间发生改变或以其它方式变化的偏移方面的效果有限。发生在多功能传感器器件中的这种类型的可变偏移通常被称为“多峰偏移”。由于多个器件之间的交互，多峰偏移可以发生在多功能传感器器件中。器件之间的这些交互可以包括共享的功率或返回路径、热耦合、电磁耦合、机械耦合以及共享的电路。当MEMS传感器器件形成在与MEMS陀螺仪相同的衬底上的时候，这些交互特别强。这些交互的结果是多功能MEMS传感器器件可以有在若干不同的值之间随机变化的偏移。例如，可以从上电变为上电、具有在离散值集合之间随机变化的值的偏移被称为多峰。因为修整只补偿一个可能的偏移值集合，所以在补偿可能从上电变为上电的多峰偏移方面的效果有限。即，如果器件被对于一个偏移值进行修整，并且多峰变化导致不同的偏移值，则可以导致报告的传感器值中的误差。这些误差可以负面地影响器件的精度。
[0018]本发明所描述的各种实施例提供了用于减小多峰偏移，从而改进多功能感测性能的系统及方法。该技术通过消除陀螺仪的时钟和其它传感器器件的时钟之间的相对相位变化减小了多峰偏移的可能性。
[0019]典型的MEMS陀螺仪采用小振动质量块，其被驱动以在二维平面即振荡平面内谐振。当振荡平面旋转时，科里奥利力使振动质量块从振荡平面位移与旋转速率成比例的量。为了确定旋转速率，该位移被测量并转换成与振动质量块以相同谐振频率振荡的电信号。该电信号的同相分量与旋转速率成比例，并且通常被称为速率信号或速度分量。速率信号因此可以被用于提供关于陀螺仪的旋转速率的数据。
[0020]典型的MEMS陀螺仪包括与振动质量块的机械振荡同相的至少一个时钟信号。这可以通过使用用于将时钟信号锁相到机械振荡的锁相环(PLL)来实现。应注意，由于用于驱动质量块的振动的谐振器的长时间常数和高品质因数，这种机械振荡本身的相位不能轻易改变。出于这个原因，MEMS时钟信号的相位不能被轻易改变，并且因此本发明所描述的实施例将其它MEMS传感器器件时钟以位移锁相的MEMS陀螺仪时钟(或锁相到位移的时钟的分谐波)的相对周期性相位对齐，而反之不然。
[0021]现在转到图5，三个图502、504和506说明了多功能感测器件中的示范性时钟。具体地，每个图502、504和506说明了与陀螺仪中的位移相位对齐的陀螺仪时钟(DCLK)。每个图还说明了高速主时钟(MCLK)和第二传感器时钟以及第三传感器时钟。如在下面将要更详细说明的，在典型的实施方案中，高速主时钟MCLK由陀螺仪生成并传送到其它传感器，在这里它被用于生成其它传感器中的其它时钟。因为这些时钟都是使用相同的高速主时钟(MCLK)生成的，所以整个系统将是同步的。然而，因为各个传感器时钟都相互独立地生成，所以陀螺仪位移时钟可以在这些时钟之间的相对周期性相位对齐存在变化。并且，如上所述，相对相位对齐中的变化导致修整对其未必有效的多峰输出偏移。相对相位中这些变化的示例在图502、504和506之间的差别中显示。具体地，这些图示出了陀螺仪时钟和传感器时钟之间的不同相对周期性相位对齐是如何发生的，即使当它们都与高速主时钟同步。在每种情况下，各种传感器时钟在彼此和陀螺仪位移时钟之间具有不同的相对周期性相位关系，从而有可能导致不同的输出偏移。
[0022]本发明所描述的各种实施例通过确保在陀螺仪的时钟和其它传感器器件的时钟之间的一致的相对相位关系而减小了输出偏移变化。具体地，通过将用于附加MEMS传感器中的时钟和以位移或MEMS陀螺仪中的位移的分谐波锁相的MEMS陀螺仪中的第一时钟的相位周期性相位对齐。
[0023]应注意，这些时钟信号之间的相对周期性相位对齐的设置并不意味着这些时钟的频率是相同的。因此，在本申请中，短语“周期性相位对齐”和“设置相对周期性相位对齐”并不暗示时钟的频率是相同的。相反，设置相对周期性相位对齐简单确保了各个时钟始终具有相同的相对周期性相位关系，并且当器件重新启动时，不在不同的相位关系之间切换。例如，在一些实施例中，各个时钟总是具有在图502中所示的相对周期性相位对齐，并且在以后的启动中不会随机地切换到图504和506的相位对齐。因此，时钟信号将只根据不同的时钟频率要求而周期性地相位对齐，但是具有根据本申请中的短语的含义的一致的相对周期性相位对齐。
[0024]现在转到图1，图1说明了多功能感测器件100的简化示意图。感测器件100包括MEMS陀螺仪110、至少第二传感器112 (在图1中图示为传感器2到N)和重置机构114。重置机构114被配置为便于将第二传感器112的时钟信号与MEMS陀螺仪的第一时钟信号的相对周期相位对齐。在典型的实现中，重置机构114可以利用一个或多个数字逻辑电路实现，但其它实现是可能的。重置机构114被配置为便于在第二传感器112的时钟信号和MEMS陀螺仪的第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐的一致设置。如上所述，设置其它传感器112的时钟与MEMS陀螺仪110的时钟的相对周期性相位对齐可以通过减小不同的输出偏移会发生的可能性来改进组合的多功能传感器器件的性能。在一个特定实施例中，其它传感器112包括MEMS惯性传感器和/或MEMS压力传感器。然而，应指出，这些只是示例，并且其它传感器(包括非MEMS传感器)可以在多功能传感器器件100利用，并且这些其它传感器也可以包括时钟信号，其中这些时钟信号通过重置机构114使其相对周期性相位对齐到第一时钟信号。例如，磁传感器、电磁福射传感器(微福射热测定仪)、光传感器、温度传感器、湿度传感器、应力传感器、应变传感器和化学检测传感器都可以用于多功能传感器器件。
[0025]在典型的实施例中，MEMS陀螺仪110包括速率陀螺仪，其生成与测量的旋转速率成比例的输出。然而，在其它实施例中，MEMS陀螺仪110可以包括全角陀螺仪。MEMS陀螺仪110包括第一时钟信号,该信号与振动质量块的机械振荡或机械振荡的分谐波同相。如上所述，这可以完成几种方法，包括使用PLL将时钟信号锁相到振荡和时钟分频器，如果所述第一时钟信号是机械振荡分谐波的。重置机构114接收这个锁相的第一时钟信号，并使用它来生成重置信号以对齐其它传感器112的时钟信号与第一时钟信号的相对周期性相位。因此，MEMS陀螺仪110和其它传感器112都将具有带有一致的相对周期性相位对齐的时钟信号。如上所述，这降低了多峰偏移的可能性，从而可以改进多功能传感器器件100的精度。
[0026]在一个实施例中，重置机构114接收重置请求信号，并且被配置为响应于在重置请求信号之后接收的第一时钟信号的边缘而生成重置信号。例如，重置机构114可以被配置为发出与第一时钟信号的边缘对齐的重置脉冲。因而，重置脉冲可以在第一时钟信号的下一个上升沿或第一时钟信号的下一个下降沿发出。
[0027]现在转到图2，图2说明了多功能感测器件200的示意图。感测器件200包括MEMS陀螺仪210、第二 MEMS传感器212、第三MEMS传感器214和重置机构216。MEMS陀螺仪210生成被用作其它MEMS传感器212和214的时钟的高频主时钟信号(MCLK)，从而使得整个系统同步。MEMS陀螺仪210也生成与机械位移(DCLK)同步的时钟信号和是机械位移(GCLK)的分谐波的时钟信号。在所示的实施例中，分谐波时钟(GCLK)是被提供给重置机构216的CLK输入的第一时钟信号。然而，在其它实施例中，第一时钟信号可以是位移时钟信号(DCLK)本身。重置机构216被配置为生成重置信号以一致地设置第二 MEMS传感器212和第三MEMS传感器214的时钟信号与MEMS陀螺仪210的第一时钟信号的相对周期性相位对齐。再次应注意,虽然由于在每一个传感器中使用MCLK来生成自身内部时钟，整个系统是同步的，但是在没有重置机构216的操作来确保这些时钟发生器电路相对于彼此以及陀螺仪的位移的一致周期性相位对齐，相对相位对齐中的变化将发生，并导致输出偏移中的变化。而且，这种在周期性相位对齐中的变化的示例在图5的图502、504和506中被示出。
[0028]主时钟信号和第一时钟信号都是使用与振动的机械振荡同相的位移信号生成的。具体地，位移信号被放大并传送到相位频率检测器(PFD)，随后到环路滤波器(LF)和压控振荡器(VC0)，从而生成主时钟信号(MCLK)。主时钟信号MCLK通过N分频器被反馈到PFD以生成位移时钟信号(DCLK)。该反馈实现将位移时钟信号锁定到机械振荡的锁相环。在该实施例中，位移时钟信号DCLK也再次被M分频器分割以生成分谐波时钟信号(GCLK)。在该所示实施例中，分谐波时钟信号(GCLK)是在CLK输入处被提供给重置机构216的第一时钟信号。在典型的实施方式中，N具有大约是1000的值，以便主时钟信号MCLK大约比振荡质量的振动频率快三个量级。同样，在典型的实施方式中，M可以具有大于或等于I的值。
[0029]在操作期间，重置请求信号被提供给重置机构216的RA输入。作为响应，重置机构216生成在RS输出处与第一时钟信号的边缘对齐的重置信号。例如，RS输出在CLK输入处接收的第一时钟信号的下一个上升沿生成重置脉冲。重置脉冲被施加于其它MEMS传感器器件212和214。具体地，重置脉冲被提供给传感器器件212和214的RST输入，在那里其将被用于重置那些传感器器件内的时钟发生器213和215以生成内部时钟信号，该内部时钟信号的周期性相位相对于陀螺仪中的振动质量的位移或彼此不发生变化。
[0030]如上所述，第一时钟信号可以是与振动质量块的机械振荡或机械振荡的分谐波相位对齐的信号。通常，当MEMS陀螺仪中存在某个在以低于驱动频率但与驱动同步的速率操作的其它电路时，可以使用是机械振荡的分谐波的时钟信号。在这种情况下，同步到该较低频率的分谐波信号可以是优选的。例如，在通过分割时钟信号而生成健康监测信号的应用中，这种分谐波自检信号可以被用于第一时钟信号CLK。
[0031]通常，使用较低速率的分谐波时钟信号具有减少与系统的其它元件的相位变化的优点。即，对齐MEMS传感器的时钟与相对缓慢的分谐波时钟的相对周期性相位通常会导致减少的偏移变化。出于这个原因，在一些实施方式中，使用的第一时钟信号CLK可以是MEMS陀螺仪中最慢的时钟信号，它是锁相到位移的信号的分谐波。然而，应注意，使用较慢的分谐波时钟信号可以提高对齐时钟的相对周期性相位所需的时间，从而增加MEMS多功能感测器件的启动时间。出于这个原因，可能不总是期望将系统中最慢的分谐波时钟用作第一时钟信号CLK，并且在那些情况下，较快的分谐波时钟可以被使用。
[0032]现在转到图3，图3说明了多功能感测器件300的示意图。在该实施例中，较快的位移时钟信号DCLK和重置信号RS被用于避免长启动时间的可能性。此外，在该实施例中，MEMS陀螺仪310包括某个使用分谐波时钟以较慢的操作速率运转的内部电路(即电路302)。例如，电路302可以包括使较慢的时钟速度成为必要的内部健康监测电路。
[0033]如同图2中的实施例，重置机构316被配置为生成重置信号以设置第二 MEMS传感器和第三MEMS传感器的时钟信号与MEMS陀螺仪310的第一时钟信号的相对周期性相位对齐。如上面所述的，在这种情况下，第一时钟信号是较快的位移时钟信号DCLK而不是较慢的分谐波GLCK。这减小了器件启动时的长拖延的可能性。重置信号被用于重置电可重置电路，包括电路302和MEMS陀螺仪310中的/M分频器。因此，使用相对快的位移时钟信号DCLK，整个系统被设置为具有一致的相对周期性相位对齐。相比于图2中的方法，这种方法因而会减小多峰偏移的可能性同时减小启动时间。
[0034]现在转到图4，图4说明了多功能器件200的示范性时序图400。时序图400示出了对应于MEMS陀螺仪210 (标记为位移)的振动质量块的位移的波形部分、主时钟信号(标记为MCLK)、第一时钟信号(标记为CLK)、重置请求信号(标记为RA)以及重置信号(标记为RS)。注意，在该实施例中，第一时钟信号CLK是以位移锁相的,虽然在其它实施例中，第一时钟信号将是位移的分谐波。还应注意，CLK和MCLK与CLK谐波相关，其中CLK是MCLK的分谐波。如图4所示，重置请求信号RA在时间Tl被启用。作为响应，重置机构生成与第一时钟信号CLK的下一个上升沿对齐的重置信号RS。如上所述，该重置信号RS可以被应用于MEMS传感器器件，其中它被用于将MEMS传感器器件中的时钟信号与第一时钟信号的相对周期性相位对齐。具体地，重置信号RS被用于设置MEMS传感器器件的时钟信号和第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
[0035]通常，RA输入异步地断言，例如从主状态机。例如，它可以根据需要在启动时或按照命令被断言。在任一情况下，重置机构于是在CLK的下一个时钟上升沿上生成重置信号RS0
[0036]因此，在一个实施例中，提供了多功能感测器件，包括WiWi(MEMS)陀螺仪，所述MEMS陀螺仪被配置为生成第一时钟信号；重置机构，所述重置机构被配置为响应于所述第一时钟信号的边缘，生成重置信号；以及第二传感器，所述第二传感器包括至少第二时钟信号，所述第二传感器被配置为接收所述重置信号以及响应于所述重置信号而设置在所述第二时钟信号和所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
[0037]在另一个实施例中，提供了一种操作多功能感测器件的方法，其中所述多功能感测器件包括微机电(MEMS)陀螺仪和第二传感器。所述方法包括在所述MEMS陀螺仪内生成第一时钟信号；以及设置在所述第二传感器中的第二时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
[0038]在另一个实施例中，提供了一种感测器件.所述感测器件包括WiWi(MEMS)陀螺仪，所述MEMS陀螺仪被配置为生成锁相到所述MEMS陀螺仪中的机械振荡或锁相到所述机械振荡的分谐波的第一时钟信号；重置机构，所述重置机构被配置为接收所述第一时钟信号和重置请求信号，并且其中所述重置机构被配置为响应于接收所述重置请求信号和在接收所述重置请求信号之后的所述第一时钟信号的边缘，生成重置信号；第二 MEMS传感器，所述第二 MEMS传感器包括第二时钟信号，并且其中所述第二 MEMS传感器是从由MEMS惯性传感器和MEMS压力传感器组成的组中选择的，并且其中所述第二 MEMS传感器被配置为接收所述重置信号以及响应于所述重置信号而设置在所述第二时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐；以及第三MEMS传感器，所述第三MEMS传感器包括第三时钟信号，并且其中所述第三MEMS传感器是从由MEMS惯性传感器和MEMS压力传感器组成的组中选择的，并且其中所述第三MEMS传感器被配置为接收所述重置信号以及响应于所述重置信号而设置在所述第三时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
[0039]因此本发明所描述的各种实施例提供了用于提供改进的多功能感测的系统及方法。在这些实施例中，多功能感测器件包括MEMS陀螺仪110和至少第二 MEMS传感器112。所述MEMS陀螺仪被配置为生成第一时钟信号，以及所述第二 MEMS传感器包括第二时钟信号。所述多功能感测器件还包括重置机构，所述重置机构被配置为生成重置信号以对齐所述第二时钟信号与所述第一时钟信号的相对周期性相位。
[0040]虽然已详细描述了本发明的优选实施例，很明显对本领域技术人员来说各种修改可以在不脱离附属权利要求中所陈述的本发明精神及范围的情况下被做出。因此，应了解示范性实施例仅仅是示例，它们并不旨在限定本发明的范围、适用性或配置。
【权利要求】
1.一种多功能感测器件，所述多功能感测器件包括: 微机电(MEMS)陀螺仪，所述MEMS陀螺仪被配置为生成第一时钟信号； 重置机构，所述重置机构被配置为响应于所述第一时钟信号的边缘而生成重置信号；以及 第二传感器，所述第二传感器包括至少第二时钟信号，所述第二传感器被配置为接收所述重置信号以及响应于所述重置信号而设置在所述第二时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
2.根据权利要求1所述的多功能感测器件，其中所述MEMS陀螺仪附加地生成主时钟信号，并且其中所述第二传感器使用所述主时钟信号来生成所述第二时钟信号使得所述主时钟信号和所述第二时钟信号同步。
3.根据权利要求1所述的多功能感测器件，其中所述重置信号附加地耦合于所述MEMS陀螺仪，并且其中所述重置信号被用于重置所述MEMS陀螺仪内的以比所述第一时钟信号的速率低的速率操作的电路。
4.根据权利要求1所述的多功能感测器件，其中所述第二传感器包括从由以下组成的组中选择的传感器:惯性传感器和压力传感器、磁传感器、电磁辐射传感器、光传感器、温度传感器、湿度传感器、应力传感器、应变传感器和化学检测传感器。
5.根据权利要求1所 述的多功能感测器件，其中所述多功能感测器件包括包含第三时钟信号的第三传感器，并且其中所述第三传感器被配置为接收所述重置信号以及响应于所述重置信号而设置在所述第三时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
6.根据权利要求1所述的多功能感测器件，其中所述重置机构被配置为接收重置请求信号，并且其中所述重置机构被配置为通过响应于在所述重置请求信号之后接收的所述第一时钟信号的所述边缘而生成所述重置信号，来响应于所述第一时钟信号的所述边缘而生成所述重置信号。
7.根据权利要求1所述的多功能感测器件，其中所述第一时钟信号被锁相到所述MEMS陀螺仪的机械振荡。
8.根据权利要求1所述的多功能感测器件，其中所述第一时钟信号是被锁相到所述MEMS陀螺仪的机械振荡的时钟的分谐波。
9.根据权利要求1所述的多功能感测器件，其中所述第二传感器是MEMS传感器并且其中所述MEMS陀螺仪和所述第二传感器形成于相同的衬底上。
10.一种感测器件，包括: 微机电(MEMS)陀螺仪，所述MEMS陀螺仪被配置为生成被锁相到所述MEMS陀螺仪中的机械振荡或被锁相到所述机械振荡的分谐波的第一时钟信号； 重置机构，所述重置机构被配置为接收所述第一时钟信号和重置请求信号，并且其中所述重置机构被配置为响应于接收所述重置请求信号和在接收所述重置请求信号之后的所述第一时钟信号的边缘而生成重置信号； 第二 MEMS传感器，所述第二 MEMS传感器包括第二时钟信号，并且其中所述第二 MEMS传感器是从由MEMS惯性传感器和MEMS压力传感器组成的组中选择的，并且其中所述第二MEMS传感器被配置为接收所述重置信号以及响应于所述重置信号而设置在所述第二时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐；以及第三MEMS传感器，所述第三MEMS传感器包括第三时钟信号，并且其中所述第三MEMS传感器是从由MEMS惯性传感器和MEMS压力传感器组成的组中选择的，并且其中所述第三MEMS传感器被配置为接收所述重置信号以及响应于所述重置信号而设置在所述第三时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
11.根据权利要求10所述的感测器件，其中所述重置信号附加地耦合于所述MEMS陀螺仪，并且其中所述重置信号被用于重置所述MEMS陀螺仪内的以比所述第一时钟信号的速率低的速率操作的电路。
12.—种操作多功能感测器件的方法，所述多功能感测器件包括微机电(MEMS)陀螺仪和第二传感器，所述方法包括: 在所述MEMS陀螺仪内生成第一时钟信号；以及 设置在所述第二 MEMS传感器中的第二时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二传感器包括从由以下组成的组中选择的传感器:惯性传感器和压力传感器、磁传感器、电磁辐射传感器、光传感器、温度传感器、湿度传感器、应力传感器、应变传感器和化学检测传感器。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述多功能感测器件还包括第三传感器，并且还包括设置在所述第三传感器中的第三时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐的步骤。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括重置所述MEMS陀螺仪内的以比所述第一时钟信号的速率低的速率操作的电路。
16.根据权利要求12所述的方法，其中设置在所述第二传感器中的所述第二时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐的所述步骤包括接收所述第一时钟信号和重置请求信号，并且响应于在所述重置请求信号之后接收的所述第一时钟信号的边缘而生成重置信号。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一时钟信号被锁相到所述MEMS陀螺仪的机械振荡。
18.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一时钟信号是被锁相到所述MEMS陀螺仪的机械振荡的时钟的分谐波。
19.根据权利要求12所述的方法，其中设置在所述第二传感器中的所述第二时钟信号与所述第一时钟信号之间的相对周期性相位对齐的所述步骤包括接收主时钟信号以及使用所述主时钟信号来生成所述第二时钟信号。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二传感器是MEMS传感器，并且其中所述MEMS陀螺仪和所述第二传感器形成于相同的衬底上。
【文档编号】G01D3/028GK104034324SQ201410083711
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】马克·E·施拉曼, 方德宥, 基思·L·克拉韦尔, 迈克·A·马尔古莱斯, 佐原裕人 申请人:飞思卡尔半导体公司