移相器电路和MEMS陀螺仪的制作方法

文档序号:12568450阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种移相器电路(10),被设计为提供在输入频率(fz)处的具有所述输入频率(fz)的正弦输入信号(Vip,Vin)的九十度相位移动,其特征在于包括:

连续时间全通滤波器级(12),被配置为接收所述正弦输入信号并且生成输出信号(Vop;Von),所述输出信号在作为所述全通滤波器级(12)的RC时间常数的函数的相移频率(f90)处相位移动了90°;以及

校准级(16),其耦合到所述全通滤波器级(12)并且被配置为生成用于所述全通滤波器级(12)的校准信号(Sc),使得所述相移频率(f90)等于所述正弦输入信号的所述输入频率(fz),而不管所述输入频率(fz)和/或所述RC时间常数的值相对于标称值的变化。

2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述全通滤波器级(12)包括确定所述RC时间常数的至少一个可变电容元件(25,27);其中所述校准信号(Sc)被设计为改变所述可变电容元件的电容(C)的值。

3.根据权利要求1或2所述的电路,其特征在于,所述全通滤波器级(12)包括完全差分运算放大器(20),所述完全差分运算放大器(20)具有第一差分输入端子(20a)和第二差分输入端子(20b)、以及第一差分输出端子(20c)和第二差分输出端子(20d);所述第一差分输入端子(20a)经由第一增益电阻器(22)连接到所述移相器电路(10)的第一输入(10a),所述第一输入(10a)接收正弦输入信号(Vip),并且所述第一差分输入端子(20a)经由第一可变电容器(25)和第一电阻器(24)的串联连接而连接到所述移相器电路(10)的第二输入(10b),所述第二输入(10b)接收负的正弦输入信号(Vin);并且所述第二差分输入端子(20b)经由第二增益电阻器(23)连接到所述移相器电路(10)的所述第二输入(10b),并且经由第二可变电容器(27)和第二电阻器(26)的串联连接而连接到所述移相器电 路(10)的所述第一输入(10a);所述第一差分输入端子(20a)此外经由第三增益电阻器(28)连接到所述第一差分输出端子(20c),并且所述第二差分输入端子(20b)此外经由第四增益电阻器(28)连接到所述第二差分输出端子(20d);其中所述第一可变电容器(25)和所述第二可变电容器(27)具有相同的可变电容(C)的值,并且所述第一电阻器(24)和所述第二电阻器(26)具有相同的第一电阻(R)的值,所述可变电容(C)的值和所述第一电阻(R)的值确定所述RC时间常数;并且其中所述第一增益电阻器(22)和所述第二增益电阻器(23)具有相同的第二电阻(2R)的值,其等于所述第一电阻器(24)和所述第二电阻器(26)的第一电阻(R)的值的两倍。

4.根据权利要求1或2所述的电路,其特征在于,进一步包括比较器级(14),其被设计为接收所述正弦输入信号(Vip,Vin)并且生成具有所述输入频率(fz)的方波定时信号(St);其中所述校准级(16)被配置为接收所述定时信号(St)并且基于所述定时信号(St)生成所述校准信号(Sc)。

5.根据权利要求4所述的电路,其特征在于,所述校准级(16)包括由具有可变电容(C)的电容器(30)和具有自有第一电阻(R)的电阻器(33)所形成的RC群组,所述电容器(30)和所述电阻器(33)限定了具有对应于所述RC时间常数的值的相应时间常数;其中所述校准信号(Sc)被配置为改变所述RC群组的电容器(30)的可变电容(C)的值,使得所述相应时间常数具有与所述定时信号(St)的周期(Tz)的期望的对应关系。

6.根据权利要求5所述的电路,其特征在于,所述校准级(16)包括:开关元件(35),能够操作为确定在所述定时信号(St)的第一边沿处所述RC群组的所述电容器(30)的脉冲放电;比较器(39),被配置为将在接下来的以所述时间常数将所述电容器(30)充电到参考电压(VREF)期间的所述电容器(30)的充电电压(VN)与比较电压(Vp)进行比较,在不存在所述输入频率(fz)和/或所述RC时间常数的变化的标称条件下,所述比较电压(Vp)为所述参考电压(VREF) 的函数并且具有如下值,所述值使得所述电容器(30)充电到所述比较电压(Vp)发生在等于所述定时信号(St)的半周期(Tz/2)的整数倍(k)的比较时间间隔中;以及逻辑模块(40),被配置为在所述标称条件下通过所述比较时间间隔接收由所述比较器(39)生成的比较信号(Scomp)并且在与所述第一边沿分离的所述定时信号(St)的第二边沿处执行对所述比较信号(Scomp)的值的评估;其中所述逻辑模块(40)被配置为生成作为所述评估的函数的所述校准信号(Sc)。

7.根据权利要求6所述的电路,其特征在于,所述逻辑模块(40)被配置为实施逐次逼近算法-SAR,从而经由所述校准信号(Sc)随着逐次的增加/减少步骤而改变所述RC群组的可变电容(C)的值,直到所述比较信号(Scomp)在所述比较时间间隔结束时具有预期值。

8.根据权利要求6所述的电路,其特征在于,包括电阻分压器(36,38),其被设计为基于第三电阻(RA)和第四电阻(RB)的比值生成作为所述参考电压(VREF)的函数的所述比较电压(Vp)。

9.根据权利要求5所述的电路,其特征在于,所述校准信号(Sc)具有预设置的比特数目(n),用于以期望粒度来改变所述RC群组的电容器(30)的可变电容的值。

10.一种MEMS陀螺仪(50),其特征在于,包括微机械感测结构(52)和读取接口电路(54),所述读取接口电路耦合到所述微机械感测结构(52);其中所述读取接口电路(54)包括根据前述任一项权利要求所述的移相器电路(10)。

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