三轴mems加速度计信号处理电路的串扰评价方法
【专利摘要】本发明涉及一种三轴MEMS加速度计信号处理电路的串扰评价方法，为：（1）内部调整：调整信号处理电路中的参数而改变其工作状态，使得对应于三轴MEMS加速度计的每个轴的工作数据一致；（2）外部调节：调节三个轴各自的输入，使其中两个轴的输出电压达到一稳定值；再调节第三轴的输入使其输出电压改变，第三轴的输出电压每改变同一刻度值时，监测另外两轴的输出电压的变化量，该变化量即为串扰；重复上述过程分别评价三轴中每个轴对其他两轴的串扰。本方法可在测试三轴加速度计信号处理电路性能参数时，量化电路串扰程度，保证电路测试的有效性，且节约成本，对提高测试的可靠性具有重要的意义，可广泛推广。
【专利说明】三轴MEMS加速度计信号处理电路的串扰评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对三轴MEMS加速度计的信号处理电路进行串扰评价的方法。
【背景技术】
[0002]微机械加速度传感器作为一种重要的惯性传感器以其具有体积小、重量轻、功耗小、易集成等优点，被广泛地运用在惯性导航、消费电子、汽车电子和地质勘探等各个领域.其中最成熟的用在了消费电子和汽车电子领域上，这也是商用加速度计的主要市场。
[0003]电容式微机械加速度传感器具有分辨率高、动态范围大、温度特性好等优点，从而得到了广泛的应用。电容式微机械加速度系统由加速度敏感元件和信号处理电路组成，因此信号处理电路的性能直接影响了电容式微机械加速度系统的整体性能，提高信号处理电路的性能是电容式微机械加速度系统设计中的重点。
[0004]信号处理电路的工作原理是通过电荷放大器将前端由传感器感知外界物理量变化引起的电容的变化值转换为电压信号，并将此电压信号进过一定频率的载波信号进行调制，然后通过整流器和低通滤波器整流解调滤除载波信号，最后按照一定的放大倍数将电荷放大器输出的电压值放大输出。
[0005]电路主要由存储器及其控制电路、振荡器电路、基准电压产生电路、偏置电流产生电路及三路单轴开环信号处理电路等构成。其中，振荡器、基准电压产生电路、偏置电流产生电路和存储器及其控制电路为共用部分，三路单轴开环信号处理电路分别独立处理X轴、Y轴、Z轴的敏感输入信号，使得三个轴之间无法避免的会引起一定程度的串扰。输入是采用差分式电容输入，目前市面上的可调电容器器均没有刻度，无法准确量化输入电容的变化量，国内针对三轴加速度计信号处理电路的串扰程度量化测试存在空白。实际应用中都是通过带结构测试，通过多角度轮换测试，反复验证才能初步判断串扰情况，并不能反映具体的串扰程度，存在局限性，并且测试方法复杂，耗时耗力。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种不增加硬件结构而能够有效评价三轴之间串扰程度，从而提高三轴MEMS加速度计精度的三轴MEMS加速度计信号处理电路的串扰评价方法。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种三轴MEMS加速度计信号处理电路的串扰评价方法，为:(1)内部调整:调整信号处理电路中的参数而改变其工作状态，使得对应于三轴MEMS加速度计的每个轴的工作数据一致；(2)外部调节:调节三个轴各自的输入，使其中两个轴的输出电压达到一稳定值；再调节第三轴的输入使其输出电压改变，所述的第三轴的输出电压每改变同一刻度值时，监测另外两轴的输出电压的变化量，该变化量即为串扰；重复上述过程分别评价三轴中每个轴对其他两轴的串扰。
[0008]所述的每个轴的工作数据包括失调电容补偿、驱动电压幅度、最后增益放大倍数。
[0009]每个轴的输入具有两个可调电容器；通过调节所述的可调电容器而调节调节每个轴的差分输入电容。
[0010]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本方法可在测试三轴加速度计信号处理电路性能参数时，量化电路串扰程度，保证电路测试的有效性，且节约成本，对提高测试的可靠性具有重要的意义可广泛推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1为三轴MEMS加速度计信号处理电路的测试原理图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例对本发明作进一步描述。
[0013]实施例一:本发明提出一种三轴MEMS加速度计信号处理电路串扰的评价方法，其不增加信号处理电路的硬件结构，并能够有效评价三轴之间串扰的程度。三轴加速度计信号处理电路的串扰直接影响到加速度计的精度，使用此方法可以有效评价轴间的串扰程度，大大提高测试可靠性。
[0014]该方法由内部调整和外部调节两种方式相结合来实现的。
[0015](I)内部调整:内部调整是指通过软件对电路的EEPROM烧写指令，来改变电路工作状态。具体的，通过调整信号处理电路中的参数(包括失调电容补偿、驱动电压幅度、最后增益放大倍数等)而改变信号处理电路的工作状态，使得对应于三轴MEMS加速度计的每个轴的工作数据一致。
[0016](2)外部调节:外部调节是指通过调节可调电容器器来对差分输入电容进行调节而改变输出。具体的，如附图1所示，调节三个轴各自的输入，每个轴的输入具有两个可调电容器CSl和CS2，利用三轴各自输入端的可调电容器器CSl和CS2，进行差分输入电容调节，即通过调节可调电容器而调节调节每个轴的差分输入电容，使其中两个轴的开环输出电压达到一稳定值；再调节第三轴的差分输入电容器输入而使其输出电压改变，第三轴的输出电压每改变同一刻度值时，监测另外两轴的输出电压的变化量，该变化量即为第三轴对另外两轴的串扰。重复上述过程分别评价三轴中每个轴对其他两轴的串扰。
[0017]加速度计信号处理电路的可靠性对加速度计整体工作效能的发挥起着至关重要的作用，在对信号处理电路的测试过程中必须重视其可靠性。本方法在电容式微机械加速度传感器结构的理论基础上，在测试三轴加速度计信号处理电路过程中提出了一种新测试方法——通过固定两轴的输出量，量化调节第三轴的输出来评价每轴对其他两轴的串扰程度。通过这种方法，可在测试三轴加速度计信号处理电路性能参数时，量化电路串扰程度，保证电路测试的有效性，对提高测试的可靠性具有重要的意义。
[0018]该方法针对目前三轴加速度计信号处理电路的串扰测试情况，从根本上解决了串扰程度测试的局限性，同时设计不用增加硬件开销，节约成本，可广泛推广。本发明使得三轴加速度计信号处理电路的测试向高可靠性、通用性等方面向前迈进了一步。
[0019]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种三轴MEMS加速度计信号处理电路的串扰评价方法，其特征在于:该方法为:Cl)内部调整:调整信号处理电路中的参数而改变其工作状态，使得对应于三轴MEMS加速度计的每个轴的工作数据一致；(2)外部调节:调节三个轴各自的输入，使其中两个轴的输出电压达到一稳定值；再调节第三轴的输入使其输出电压改变，所述的第三轴的输出电压每改变同一刻度值时，监测另外两轴的输出电压的变化量，该变化量即为串扰；重复上述过程分别评价三轴中每个轴对其他两轴的串扰。
2.根据权利要求1所述的三轴MEMS加速度计信号处理电路的串扰评价方法，其特征在于:所述的每个轴的工作数据包括失调电容补偿、驱动电压幅度、最后增益放大倍数。
3.根据权利要求1所述的三轴MEMS加速度计信号处理电路的串扰评价方法，其特征在于:每个轴的输入具有两个可调电容器；通过调节所述的可调电容器而调节调节每个轴的差分输入电容。
【文档编号】G01R31/28GK104316862SQ201410554076
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】张紫乾, 贺克军, 龙善丽, 白涛, 吴慧, 王丽 申请人:中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心