基于对合并式MEMS加速计传感器斩波的降噪方法及电子电路与流程

文档序号:11557793阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种电子电路,包括:电容-电压转换电路,被配置为电连接到微机电系统MEMS传感器电路,所述电容-电压转换电路包括:差分斩波电路通路,被配置为接收差分MEMS传感器输出信号并对所述差分斩波电路通路的极性进行反转;以及差分sigma-delta模数转换器ADC电路,被配置为对所述差分MEMS传感器输出信号进行采样并提供表示所述MEMS传感器电路中电容变化的数字信号;其中,所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路包括运算放大器opamp电路;以及所述电子电路进一步包括:第一斩波开关矩阵电路,被配置为在所述opamp电路的输入端对所述差分斩波电路通路的极性进行反转;以及第二斩波开关矩阵电路,被配置为在所述opamp电路的输出端对所述差分斩波电路通路的极性进行反转;其中,所述电子电路进一步包括:相位时钟电路,被配置为产生第一运算时钟相位和第二运算时钟相位,其中,在所述第一运算时钟相位期间,所述第一斩波开关矩阵电路被配置为将所述MEMS传感器电路与所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路电隔离以使得所述第二斩波开关矩阵电路保持所述差分MEMS传感器输出信号的原先值;以及其中,在所述第二运算时钟相位期间,所述第一斩波开关矩阵电路和所述第二斩波开关矩阵电路被配置为将所述差分斩波电路通路的极性进行反转;其中,所述电子电路进一步包括斩波时钟电路,所述斩波时钟电路被配置为向所述差分斩波电路通路提供伪随机时钟信号。2.根据权利要求1所述的电子电路,其中,所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路包括比较器电路;以及所述电子电路进一步包括伪随机噪声发生电路,所述伪随机噪声发生电路电连接到所述比较器电路且被配置为将抖动噪声加至所述比较器电路的输入端。3.根据权利要求1所述的电子电路,该电子电路进一步包括:第三斩波开关矩阵电路,被配置为转换所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路中差分反馈电路通路的极性,以及其中,所述差分反馈电路通路从所述第二斩波开关矩阵电路的输出端延伸到所述第三斩波开关矩阵电路的输入端。4.根据权利要求1所述的电子电路,该电子电路进一步包括差分反馈电路通路,所述差分反馈电路通路从所述第二斩波开关矩阵电路的输出端延伸到所述第一斩波开关矩阵电路的输入端。5.根据权利要求1所述的电子电路,该电子电路进一步包括:电连接于所述MEMS传感器电路的驱动电路,其中,所述驱动电路被配置为将方波激励信号加至所述MEMS传感器电路的驱动输入端;以及其中,所述第一运算时钟相位和所述第二运算时钟相位具有与所述方波激励信号相同的频率和占空比。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子电路,该电子电路进一步包括所述MEMS传感器电路,其中,所述MEMS传感器电路被配置为响应于第一方向上的线性加速度而改变电容。7.一种电子电路,包括:电容-电压转换电路,被配置为电连接到微机电系统MEMS传感器电路,所述电容-电压转换电路包括:差分电路通路,被配置为接收差分MEMS传感器输出信号;差分sigma-delta模数转换器ADC电路,被配置为对所述差分MEMS传感器输出信号进行采样并提供表示所述MEMS传感器电路中电容变化的数字信号,其中,所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路包括比较器电路;以及伪随机噪声发生电路,电连接到所述比较器电路且被配置为将抖动噪声加至所述比较器电路的输入端;其中,该电子电路进一步包括:开关电路,电连接到所述MEMS传感器电路;驱动电路,电连接到所述MEMS传感器电路且被配置为将方波激励信号加至所述MEMS传感器电路的驱动输入端;相位时钟电路,电连接到所述开关电路且被配置为产生第一运算时钟相位和第二运算时钟相位,其中,所述第一运算时钟相位和所述第二运算时钟相位具有与所述方波激励信号相同的频率和占空比,以及其中,在所述第一运算时钟相位期间,所述开关电路被配置为将所述MEMS传感器电路与所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路电隔离以使得所述差分电路通路保持所述差分MEMS传感器输出信号的原先值,且所述MEMS传感器电路被配置为对线性加速度进行采样。8.根据权利要求7所述的电子电路,该电子电路进一步包括MEMS传感器电路,其中,所述MEMS传感器电路被配置为响应于第一方向上的线性加速度而改变电容。9.根据权利要求7或8所述的电子电路,其中,所述MEMS传感器电路被配置为响应于第一方向上的线性加速度而改变第一电容,且响应于第二方向上的线性加速度而改变第二电容;所述电子电路进一步包括:第一电容-电压转换电路,被配置为产生表示所述第一电容的变化的第一数字信号;以及第二电容-电压转换电路,被配置为产生表示所述第二电容的变化的第二数字信号。10.一种降低信号噪声的方法,所述方法包括:电容-电压转换电路对微机电系统MEMS传感器的输出进行感应以产生差分MEMS传感器输出信号,其中,所述电容-电压转换电路包括差分斩波电路通路和差分sigma-delta模数转换器ADC电路;将所述差分MEMS传感器输出信号加至所述差分斩波电路通路,其中,所述差分斩波电路通路的极性被按照时间间隔进行反转;以及使用所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路对斩波后的差分MEMS传感器输出信号进行采样,以产生表示所述MEMS传感器中电容变化的数字信号;其中,将所述差分MEMS传感器输出信号加至所述差分斩波电路通路包括:在第一运算时钟相位期间,将所述MEMS传感器与所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路电隔离以使得所述差分斩波电路通路保持所述差分MEMS传感器输出信号的原先值;以及在第二运算时钟相位期间,对所述差分斩波电路通路的极性进行反转,其中,所述方法进一步包括向所述差分斩波电路通路提供伪随机时钟信号。11.根据权利要求10所述的方法,该方法进一步包括将抖动噪声加至所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路。12.根据权利要求10所述的方法,其中,将所述差分MEMS传感器输出信号加至所述差分斩波电路通路包括:在所述差分sigma-delta模数转换器ADC电路的运算放大器opamp电路的输入端对所述差分斩波电路通路的极性进行反转;以及在所述opamp电路的输出端对所述差分斩波电路通路的极性进行反转。13.根据权利要求10所述的方法,其中,将所述差分MEMS传感器输出信号加至所述差分斩波电路通路包括:将opamp电路的差分输出反馈至所述opamp电路的差分输入,以形成差分反馈电路通路;以及按照时间间隔对所述差分反馈电路通路的极性进行反转。14.根据权利要求10所述的方法,包括:将方波激励信号加至所述MEMS传感器的驱动输入端,其中,所述第一运算时钟相位和所述第二运算时钟相位具有与所述方波激励信号相同的频率和占空比;以及在所述第一运算时钟相位期间,使用所述MEMS传感器对线性加速度进行采样。15.根据权利要求10所述的方法,其中,所述电容-电压转换电路对所述MEMS传感器的输出进行感应包括:对响应于第一方向上的线性加速度的传感器的电容变化进行感应。16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法,其中,所述电容-电压转换电路对所述MEMS传感器的输出进行感应包括:感应所述MEMS传感器的第一输出,以感应响应于第一方向上的线性加速度的MEMS传感器的电容变化;以及感应所述MEMS传感器的第二输出,以感应响应于第二方向上的线性加速度的MEMS传感器的电容变化,其中,所述第二方向与所述第一方向正交。
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