CN101792107A

CN101792107A - 可变电容电子装置和包括该电子装置的微电子机械装置

Info

Publication number: CN101792107A
Application number: CN200911000071A
Authority: CN
Inventors: L·普兰迪
Original assignee: STMicroelectronics SRL
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: IT1392553B1; US20130170091A1; US8347715B2; ITTO20080924A1; US20100149721A1; CN101792107B; US8667842B2

Abstract

可变电容电子装置和包括该电子装置的微电子机械装置，包括电容组件，其具有可变电容和与电容组件耦合的控制级，并基于具有参考频率的参考信号和参考频率的倍数的激励频率的激励信号控制可变电容；还包括具有多个开关电容器的可变电容网络，每个在第一和第二配置间有选择地切换，开关电容器在第一配置中连接在电容组件的第一和第二信号端子间，在第二配置中，连接到第一和第二信号端子中的至多一个；控制级包括逻辑模块，与可变电容网络耦合并基于参考信号周期地在第一和第二配置间切换每个开关电容器；符号电路，与电容组件耦合并提供控制信号，其在参考信号的每个循环周期的半个周期内，与激励信号具有一致的沿，在另半个周期内，具有不一致的沿。

Description

可变电容电子装置和包括该电子装置的微电子机械装置

技术领域

本发明涉及一种可变电容电子装置和包括该电子装置的微电子机械装置。

背景技术

众所周知，微电子机械系统(MEMS)在很多技术方面的应用越来越广泛，这尤其促使了具有广泛应用的惯性传感器、微集成陀螺仪和机电振荡器的生产。

这种类型的MEMS通常基于包含至少一个块的微电子机械结构，该至少一个块通过弹簧与固定体(定子)相连，并且根据预设自由度相对于该定子是可移动的。移动块和定子通过多个相应电极电容耦合，所述多个相应电极彼此面对以形成电容器。移动块相对于定子的移动，如由于外部负载，改变了电容器的电容。从这个改变能够追溯(trace back)移动块相对于固定体的相对位移，并由此追溯所施加的力。反之亦然，通过提供适当的偏置电压，能够对移动块施加静电力以使其运动。此外，为了提供机电振荡器，利用了惯性MEMS结构的频率响应，其典型的是具有共振频率的二阶低通型。

MEMS陀螺仪具有更复杂的机电结构。在这些装置中，使第一移动块或驱动块以预设频率根据轴振荡，并且第一移动块或驱动块在振荡运动中驱动第二块或检测块，第二块或检测块受到驱动块约束，因此具有相对的自由度。当陀螺仪围绕给定轴，以一定角速度旋转时，检测块由于驱动作用(driving action)受到科里奥利力的作用，并且根据相对自由度移动。检测块的位移可以被检测到，并转化为电信号，用处于驱动块的振荡频率的载波对电信号与角速度成比例的进行幅度调制。应用解调器能够获得调制信号，并由此追溯瞬时(instantaneous)角速度。

在很多情况中，携有瞬时角速度信息的加速度信号也会含有伪分量，伪分量不是由科里奥利加速度确定的，因此成为干扰。有时候，伪分量与由于精度限制和制造工艺分散(dispersion)造成的MEMS部件的不可避免的结构上的瑕疵有关。如，驱动块的振荡轴，可能由于制造约束中的错误，与理论上希望的方向不对准。这种缺陷通常会产生正交信号分量，其会添加到由于陀螺仪的旋转产生的有用信号。显然，其导致的结果就是读取接口的改变的动态和劣化的信噪比(以要读取的信号为代价)，其程度与缺陷度有关。

发明内容

本发明提供了一种电子装置和一种微电子机械装置，其可以补偿上述干扰分量。

根据本发明公开，提供一种可变电容电子装置和包含了所述电子装置的微电子机械装置。所述电子装置包括电容组件，具有可变电容；控制级，与电容组件耦合，配置成基于具有参考频率的参考信号并基于具有激励频率的激励信号控制可变电容，所述激励频率是参考频率的倍数；其中，电容组件包括具有多个开关电容器的可变电容网络。每个开关电容器都能够在第一配置和第二配置之间有选择地进行切换，在第一配置中，开关电容器连接在电容组件的第一信号端子和第二信号端子之间，在第二配置中，开关电容器连接到第一信号端子和第二信号端子中的至多一个信号端子。控制级包括逻辑模块，所述逻辑模块与可变电容网络耦合并配置成基于参考信号周期地在第一配置和第二配置之间切换每个开关电容器。电子装置还包括符号电路，与电容组件耦合并配置成提供控制信号，所述控制信号在参考信号的每个循环周期的半个周期内，与激励信号具有一致的沿，并在参考信号的每个循环周期的另半个周期内，与激励信号具有不一致的沿。

附图说明

为了更好的了解本发明，现通过非限定性例子和附图结合的方式，说明具体实施例，其中：

图1是微电子机械陀螺仪的示意框图；

图2是图1中陀螺仪的一部分的更详细的框图，其中包括根据本发明一个实施例的可变电容电子装置；

图3是图2中可变电容电子装置的简略电路示意图；

图4是关于图2中可变电容电子装置的量的曲线图；

图5和6图示了分别在第一操作配置和第二操作配置中的图1的陀螺仪的一部分；

图7是包括根据本发明另一实施例的可变电容电子装置的陀螺仪的一部分的框图；

图8是包括根据本发明另一实施例的可变电容电子装置的陀螺仪的一部分的框图；

图9是包括根据本发明实施例的可变电容电子装置的用于电晶片分类测试的装置；

图10是图9中装置的一部分的更详细的框图；以及

图11是包括具有根据本发明实施例的可变电容电子装置的微电子机械陀螺仪的电子系统的框图。

具体实施方式

微电子机械陀螺仪50，如图1的框图简略所示，包括通过微电子机械系统(MEMS)技术制作的微结构52、驱动装置53和读取装置54。为了简单些，本文将通过具有平移结构(translating structure)的陀螺仪进行相关说明。当然，应当理解，所要解释说明的内容适用于所有类型的微电子机械陀螺仪，特别是适用于含有旋转结构的陀螺仪。

微结构52具有致动系统(actuation system)5和惯性传感器6，致动系统5和惯性传感器6包括相应的半导体材料制成的移动块。更准确的说，致动系统5包括驱动块57，驱动块57根据自由度围绕静止位置，特别是沿第一轴X，振荡。致动系统5还具有读取输出5a(由两个定子端子限定)和致动输入5b(由另外两个定子端子限定)，读取输出5a用于检测驱动块57沿着第一轴X的位移，致动输入5b提供致动信号并且通过已知的方式维持驱动块57以其共振频率振荡。读取输出5a和致动输入5b以已知的方式与驱动块57电容耦合。惯性传感器6具有检测轴，检测轴的方向是和第一轴X相垂直的第二轴Y，且惯性传感器6还包括检测块58，检测块58通过弹簧(没有图示)与驱动块57机械相连，这样当驱动块57被激励时，检测块58可以被驱动沿第一轴X运动。另外，检测块58相对于驱动块57，在第二轴Y的方向上相对地移动，并因此有另外的自由度。惯性传感器6的第一端子6a(与检测块58直接相连，并在此处用作输入端子)和两个第二端子6b(定子端子，此处用作输出端子)分别使其能够为检测块58提供激励信号V_s和检测位移。第一端子6a与检测块58直接相连，而第二端子6b与检测块58以已知方式电容耦合。

驱动装置53和微结构52相连，以形成包括驱动块57的反馈控制回路55。驱动装置53利用正反馈控制回路55维持驱动块57以其机械共振频率(如25kad/s)沿第一轴X自振荡。

读取装置54是开环型的，在所述实施例中，被配置成实现检测块58沿第二轴Y的位移的所谓“双端”读取。特别的，读取装置54有：第一输入54a，其与驱动装置53相连以获得同步信号S_SYNC；第二输入，与惯性传感器6的相应的第二端子6b相连；第一输出，其与惯性传感器6的第一端子6a相连，并提供激励信号V_s；和第二输出54b，其提供输出信号S_OUT，输出信号S_OUT与微结构52的角速度Ω有关。

图2图示了惯性传感器6和部分的读取装置54，读取装置54包括电荷放大器7和可变电容电子装置(用作补偿级并被指定为附图标记8)。

特别的，通过一对差分电容器(differential capacitor)10a、10b示意性的表示惯性传感器6，每个电容器都具有一端子与第一端子6a相连，一端子与相应的一个第二端子6b相连。差分电容器10a、10b在没有负载时具有相同的静止电容(rest capacitance)C_s，响应惯性传感器6的移动块(未示出)的位移有相反(差分)电容变化ΔC_s。

电荷放大器7，在所描述的实施例中是完全差分的，具有与惯性传感器6的相应的第二端子6b相连的输入和限定读取装置54的第二输出54b的输出。

补偿级8包括读取发生器模块11和逻辑模块13，还包括第一分支8a和第二分支8b，每个分支都包括具有可变电容的电容组件15和符号(sign)电路16。读取发生器11和逻辑模块13形成控制级，用以确定电容组件15的电容。

读取发生器模块11从驱动装置53接收同步信号S_SYNC，并用它产生激励信号V_s。更具体地，同步信号S_SYNC提供参考频率f_CK和参考周期T_CK(即，控制回路的共振频率和相应的周期)。激励信号V_s是方波信号，并有激励频率Mf_CK，其是参考频率f_CK的整数M倍，因此，周期是T_CK/M。激励信号V_s被施加给惯性传感器6的第一端子6a，并还用作补偿级8的定时信号。读取发生器模块11还产生逻辑激励信号V_s′，逻辑激励信号V_s′与激励信号V_s具有相同的频率和相同的相位并且其电平和包括在陀螺仪50中的数字组件的逻辑电平相容(compatible)。只有在完全的比率系统(ratiometric system)中，激励信号V_s可以被直接施加给补偿级8，然而，通常激励信号V_s具有与高低逻辑电平不同的电平。如果激励信号V_s不是比率的(ratiometric)，那就要以已知的方式进行转换，以获得逻辑激励信号V_s′。如果激励信号V_s是比率的，就不需要转换，激励信号V_s和逻辑激励信号V_s′一致(coincide)。

逻辑模块13从读取发生器模块11接收逻辑激励信号V_s′，并用它产生多个控制信号，所述控制信号，如下文所述，周期性的改变可变电容元件的电容。特别的，逻辑模块13用逻辑激励信号V_s′产生第一符号控制信号F₁和第二符号控制信号F₂(第一符号控制信号F₁和第二符号控制信号F₂是互补的并具有参考频率f_CK)、相位信号D_J和“非”(negated)相位信号D _J(J＝0，1，...，(M/4)-1；下划线表示“非”信号，即，D _J＝NOT D_J)。此外，逻辑模块13产生：第一校准(calibration)信号B_1K和第一“非”校准信号B _1K(K＝0，1，...，N-1，按下面所述确定N)，其确定补偿级8的第一分支8a的电容组件15的最大电容；第二校准信号B_2K和第二“非”校准信号B _2K，其确定第二分支8b的电容组件15的最大电容；第一校准信号B_1K和第二校准信号B_2K是常量，在工厂校准阶段被编程。通常的，第一校准信号B_1K和相应的第二校准信号B_2K相同，以具有平衡结构。在一个实施例中，逻辑模块13产生施加于两个电容组件15的单个系列的校准信号和“非”校准信号。

在每个分支(图2)中，符号电路16包括专有逻辑门(exclusive logic gate)，其在实施例中被描述为EXNOR(专有NOR)门，并在一个输入接收逻辑激励信号V_s′。此外，第一分支8a的符号电路16接收第一符号控制信号F₁，而第二分支8b的符号电路16接收第二符号控制信号F₂。因此，出现在第一分支8a的符号电路16的输出上是第一补偿驱动信号S₁，在每个循环周期(cycle)的第一半周期内，其与逻辑激励信号V_s′相等，在每个循环周期的第二半周期内，其与取“非”的逻辑激励信号V_s′相等。替换的，出现在第二分支8b的符号电路16的输出上，是第二补偿驱动信号S₂，在每个循环周期的第一半周期内，其与取“非”的逻辑激励信号V_s′相等，在每个循环周期的第二半周期内，其与逻辑激励信号V_s′相等。

电容组件15连接在相应的符号电路16的输出和惯性传感器6的相应第二端子6b之间。此外，补偿级8的第一分支8a的电容组件15接收第一校准信号B_1K和相位信号D_J、D _J。补偿级8的第二分支8b的电容组件15接收第二校准信号B_2K和相位信号D_J、D _J。电容组件15的参考端子15r与电荷放大器7的共模端子相连，共模端子上是共模电压V_CM。

图3图示了一个电容组件15(特别是补偿级8的第一分支8a的)的结构。当然，需要明白的是，其结构与另外的电容组件15相同，只是驱动不同，以获得不同的相位信号，

电容组件15基本具有π结构，并包括连接在第一信号端子15a和节点15b之间的校准网络17。第一电容器18，连接在节点15b和参考端子15r之间，并有固定的电容C₁。第二电容器19，连接在节点15b和节点15c之间，并有固定的电容C₂。第三电容器20，连接在节点15c和参考端子15r之间，并有固定的电容C₃。开关电容器补偿网络21连接在节点15c和第二信号端子15d之间。

此外，电容组件15包括两个复位开关14，它们分别与第一电容器18和第三电容器20并联连接，并被复位信号R控制，该复位信号R与取“非”的逻辑激励信号V_s′相等。复位信号R以已知的方式由读取装置54产生，并用于定时电荷放大器7的复位步骤。在另一个不同的实施例中，逻辑模块13从逻辑激励信号V_s′产生复位信号R。实际上，在电荷放大器7的复位步骤中，使第一电容器18的端子、第二电容器19的端子、和第三电容器20的端子等于(equalize)电荷放大器7的共模电压V_CM。

校准网络17包括多个校准电容器23，每个都有一个端子与节点15b相连，并都有一个端子通过相应的第一选择开关25，与第一信号端子15a选择性地相连，并且通过第二选择开关26与地相连。

N个校准电容器23，关于基础校准电容C₀，按照2的相应乘方(直到2^N-1)具有倍数电容(C₀，2 C₀，...，2^N-1C₀)。

由相应的第一校准信号B_1K控制第一选择开关25，而由相应的第一“非”校准信号B _1K控制第二选择开关26。实际上，这时，每个校准电容器23交替的连接在电容组件15的第一信号端子15a和节点15b之间或在节点15b和地之间。校准信号B_1K、B _1K的配置因此确定校准网络17的全部校准电容C_CAL。

在补偿级8的第二分支8b中，当然，由第二校准信号B_2K、B _2K控制选择开关25、26。

校准信号B_1K、B _1K、B_2K和B _2K的配置在工厂校准期间被编程并存储在专门提供的逻辑模块13的寄存器28中。

补偿网络21包括多个开关补偿电容器30，每个都有一个端子与电容组件15的节点15c相连，并都有一个端子通过相应的第一补偿开关31与第二信号端子15d选择性地相连，并且通过第二补偿开关32与参考端子15r相连(实际上，与第三电容器20并联)。特别地，补偿电容器30的数目P等于M/4(M是激励信号V_S的激励频率Mf_CK与参考频率f_ck的比，并且是偶数)。此外，相位信号D_J是R＝P+3。

补偿电容器30的电容C_J由下式给出：

C_{J} = C_{F} \sin (\frac{2 π}{T_{CK}} t_{J})

其中t_J＝JT_CK/P，并且C_F是常量电容。

实际上，因此，

C_{J} = C_{F} \sin (\frac{2 πJ}{P})

由相应的相位信号D_J和对应的相应“非”相位信号D _J来反相控制补偿电容器30的第一补偿开关31和第二补偿开关32。

在这里描述的实施例中，在每四分之一参考周期T_CK中，相位信号D_J和“非”相位信号D _J被配置成依次选择性的连接节点15c和第二信号端子15d之间的补偿电容器31中的一个。通过这种方式，电容组件15的电容按照离散正弦半波(discrete sinusoidal half-wave)变化，其频率是参考频率f_CK的两倍(实际上，按照参考频率f_CK的正弦函数的绝对值)。图4示出了，由逻辑模块13提供相位信号D_J来获取所描述的行为的方案(为了简单说明，没有图示“非”相位信号D _J)。图4也图示了激励信号V_S，符号控制信号F₁和F₂、补偿驱动信号S₁和S₂、以及电容组件15的电容的瞬间值C_J。

电容组件15的最小总电容C_T(即通过编程用于校准网络17的校准电容C_CAL的最小值而获得的电容)通过下式给出

C_{T} (t_{j}) = \frac{C_{0}}{(2^{P} 1) C_{0} + C_{1} + C_{2}} \frac{C_{2}}{C_{2} + C_{3} + C_{JT}} C_{J}

其中，

现在参考图2，以及图5和图6，来描述读取装置54的操作(补偿级8形成读取装置54的一部分)。

施加给惯性传感器6的第一端子6a的激励信号V_S的上升沿，在第二端子6b，产生差分读取电荷包(packet)Q_RS1，Q_RS2，其具有与电容变化ΔC_S成比例的值。

补偿级8，由激励信号V_s′、符号控制信号F₁和F₂、和相位信号D_J、D _J驱动，该补偿级8将第一和第二差分补偿电荷包Q_COMP1和Q_COMP2分别注入(inject)到传感器6的第二端子6b(或，以双向的方式，从其中提取)，从而对叠加在角速度信号上的伪正交分量进行补偿。特别的，补偿电荷包Q_COMP1和Q_COMP2的值以参考频率f_CK在周期内按正弦变化，并且该值由电容组件15的总电容值C_1T(t_J)和C_2T(t_J)结合相应的补偿驱动信号S₁和S₂确定。

更详细的，总电容C_1T(t_J)和C_2T(t_J)根据正弦的绝对值变化。然而，在每个半周期，符号控制信号F₁和F₂反转通过电容组件15施加给惯性传感器6的第二端子6b的波前的符号和(因此)补偿电荷包Q_COMP1和Q_COMP2的符号。在此处和下文，需要理解地是，信号的上升沿具有一个符号，例如，是正的，而下降沿具有相反的符号，例如，是负的。此外，需要明白的是，相同频率的两个信号，在这两个信号的对应沿具有相同符号时(即，两个信号中的一个信号的上升沿和下降沿分别与另一个信号的上升沿和下降沿对应时)，该相同频率的两个信号具有一致的沿(concordant edge)，需要明白的是，相同频率的两个信号，在这两个信号的对应沿具有相反符号时(即，两个信号中的一个信号的上升沿和下降沿分别与另一个信号的下降沿和上升沿对应时)，该相同频率的两个信号具有不一致的沿(discordant edge)。

在每个周期循环的第一半周期内，特别地(图3和5)，第一符号控制信号F₁为高(逻辑值为1)，则第一补偿驱动信号S₁对应于逻辑激励信号V_s′。反之亦然，第二符号控制信号F₂为低(逻辑值为0)，则第二补偿驱动信号S₂对应于取“非”的逻辑激励信号V_s′。因此，如图5中所示，逻辑激励信号V_s′的上升沿对应于第一补偿驱动信号S₁的上升沿(一致的沿)并对应于第二补偿驱动信号S₂的下降沿(不一致的沿)。由正的波前确定的扰动(perturbation)(从0到1，第一分支8a)，会导致电荷包(正电荷)的注入，而由负的波前确定的扰动(从1到0，第二分支8b)，会导致电荷包(负电荷)的提取(extraction)。随之而来的就是，在第一分支8a中，第一补偿电荷包Q_COMP1按正的正弦半波变化，而在第二分支8b中，第二补偿电荷包Q_COMP2按负的正弦半波变化。

在每个周期循环的第二半周期(图4和6)中，符号控制信号F₁和F₂切换，反转补偿驱动信号S₁和S₂。同样的，补偿电荷包Q_COMP1和Q_COMP2的进展(evolution)在第一分支8a和第二分支8b中都反转了：在第一分支中8a中，第一补偿电荷包Q_COMP1按负的正弦半波变化，同时，在第二分支8b中，第二补偿电荷包Q_COMP2按正的正弦半波变化。

在工厂校准阶段，确定补偿电荷包Q_COMP1和Q_COMP2的最大幅度。这可能是因为干扰的正交分量多半归于惯性传感器6的固有结构因素，操作条件只有边际影响(marginal effect)。通过修改存储在逻辑模块13的寄存器28中的校准信号B_1K、B _1K的配置执行校准，直到获得合适的校准电容C_CAL。

校准模块8因此可以以一种有效、简单和精确的方法相对有用的信号抑制正交干扰。特别地，由于校准电容器23的配置，可以以一种非常好的方式调节校准电容值。其实际上可以获得阿法(attofarad)级(10^-18F)的调整。

图7图示了本发明的一个不同的实施例，其中可变电容电子装置用作读取装置154的不对称补偿级，并且由附图标记108表示。在这种情况下，补偿级108包括单个分支并且只与惯性传感器6的第二端子6b中的一个相连。补偿级108包括相位发生器模块113，相位发生器模块113从逻辑激励信号V_s′，提供符号控制信号F₁和F₂、补偿信号D_J、和“非”补偿信号D _J。此外，补偿级108产生选择比特SEL以及单个系列的校准信号B_K和“非”校准信号B _K。

补偿级108还包括可变电容电容组件115，可变电容电容组件115与图3中所述的那个有着相同的结构并且还有与电荷放大器7的共模端子相连的参考端子115r。

符号电路116，包括专有逻辑门116a(EXNOR门)和复用器(multiplexer)116b，复用器116b在输入接收符号控制信号F₁和F₂且被选择比特SEL控制，选择比特(selection bit)SEL在工厂校准阶段被编程。复用器116b的输出馈送到专有逻辑门116a的第一输入，专有逻辑门116a在第二输入上接收逻辑激励信号V_s′。专有逻辑门116a的输出提供了补偿驱动信号S₁。

实际上，在校准期间，确定补偿所必须的符号控制信号F₁和F₂，以及校准电容C_CAL的值。

所描述的方案能降低必要的相位信号的数目。

在图8所示的实施例中，读取装置254被配置成执行“单端”型惯性传感器6的读取操作。特别地，读取装置254包括电荷放大器207、可变电容电子装置(其用做补偿级，附图标记为208)和读取发生器模块11，读取发生器模块11向惯性传感器6的第二端子6b(在这里用作输入端子)和逻辑模块213的输入施加激励信号V_S。电荷放大器207有与地相连的输入和与惯性传感器6的第一端子6a(这里用作输出端子)相连的输入，它从惯性传感器6的第一端子接收读取电荷包Qs，读取电荷包Qs指示差分电容器10a和10b的差分电容变化ΔCS。

补偿级208与图7中补偿级108有基本相同的结构，并且包括逻辑模块213、可变电容电容组件215和符号电路216。

从逻辑激励信号V_s′，逻辑模块213提供选择比特SEL、符号控制信号F₁和F₂、补偿信号D_J、“非”补偿信号D _J、以及单个系列的校准信号B_K和“非”校准信号B _K。

电容组件215与图3中所示的相比有同样的结构，并有与电荷放大器207的共模端子相连的参考端子215r。

符号电路216是图7中所述的那个类型，包括专有逻辑门216a(EXNOR门)和复用器216b。复用器216b在输入接收符号控制信号F₁和F₂，并被选择比特SEL控制，选择比特SEL在工厂校准阶段被编程。复用器216b的输出被馈送到专有逻辑门216a的第一输入，专有逻辑门216a在第二输入接收逻辑激励信号V_s′。专有逻辑门216a的输出提供补偿驱动信号S₁。

图9和10显示了图1-6中所示的可变电容电子装置的不同应用。特别地，此处可变电容电子装置(附图标记308)用作EWS(电晶片分类)测试步骤中的信号发生器，用以提供周期信号，特别是时间离散(discrete-time)的正弦信号。实际上，在切割前，陀螺仪的电路部分或ASIC(专用集成电路)60在晶片级进行检查。在图9和图10的例子中，半导体材料的晶片70包括多个ASIC60(只图示了其中的一个)。除驱动装置53和读取装置54之外，每个ASIC60还包括可变电容电子装置308的相应实例。可变电容电子装置308的电容组件15的端子与驱动装置53的输入端子相连。

在这种情况下，使用参考发生器311替代读取发生器11，参考发生器311在内部产生方波参考信号V_CK，参考频率为f_CK和参考周期为T_CK，与微结构的共振频率和周期相近。根据参考信号V_CK，进一步的，参考发生器311产生激励信号V_S，激励信号V_S所有的激励频率是参考频率f_CK的倍数(Mf_CK)并且该激励信号V_S被提供给信号发生器308的两个分支8a、8b的符号电路16和逻辑模块13。

实际上，由参考信号V_CK驱动的信号发生器308，以电荷包的形式为驱动装置S₃提供时间离散的正弦变化的测试电荷包Q_T1和Q_T2，如参照图4所描述的。换句话说，信号发生器308模仿(simulate)惯性传感器6的行为，并因此被用于将EWS测试延伸到驱动装置53。

需要注意的是，关于读取装置54，可以使用已经包含并形成补偿级8的可变电容电子装置执行EWS测试。

图11图示了根据本发明实施例的系统400的部分。系统400用在例如下述装置中，如，掌上型计算机(个人数据助理，PDA)、膝上型或便携式计算机(其可能具有无线能力)、手机、消息装置(messaging device)、数字音乐播放器、数码相机或其他设计用来处理、存储、传输或接收信息的装置。如，陀螺仪50可以用在数码相机中，用以检测移动并实现图像的稳定(stabilization)。在其他实施例中，陀螺仪50可以包括在便携式计算机、PDA、或手机中，用以检测自由掉落的情况，并激活安全配置。在另一个实施例中，陀螺仪50包括在由视频游戏的控制台或计算机的移动激活的用户接口中。

系统400可以包括通过总线450相互耦合的控制器410、输入/输出(I/O)装置420(如，键盘或屏幕)、陀螺仪50、无线接口440、和易失或非易失类型的存储器460。在一个实施例中，电池480可用作系统400的电源。需要注意的是，本发明并不限于必须具有一个或所有已列出的装置的实施例。

控制器410可以包括，如，一个或多个微处理器、微控制器等。

I/O装置420可用于产生消息。系统400可以使用无线接口440来通过射频(RF)信号向无线通信网络发送消息和从无线通信网络接收消息。无线接口的例子包括天线、无线收发器，如偶极天线，但本发明的范围并不限于这一点。此外，I/O装置420可以提供表示以数字输出形式(如果存储了数字信息)和以模拟信息形式(如果存储了模拟信息)存储的内容的电压。

最后，可以明确的是，对已描述的装置和方法的修改和变化，并不会超出本发明的范围。

特别是，校准电容器的电容可以通过这样的方法确定，可变电容双极(variable-capacitance bipole)的总电容根据不同于正弦(或不同于正弦的绝对值)的周期曲线变化。

以上所述的多个实施例，可被结合在一起形成新的实施例。所有的说明书中或申请数据表中提到的美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请，和非专利公开，都通过参引结合在这里。如果使用各个专利、申请、公开的的概念需要的话，实施例的方面可以进行修改，以形成新的实施例。

根据以上所述内容，可以进行这些和其他对实施例的改变。总得来说，在以下权利要求中，所使用的措词不应当被当做是把权利要求限定在说明书和权利要求公开的具体实例中，反而，应当是包括了所有可能的实施例以及权利要求所授予的等同物的全部范围。相应的，权利要求不被所公开的内容所限定。

Claims

1.一种可变电容电子装置，包括：

电容组件，具有可变电容；

控制级，与电容组件耦合，被配置成基于具有参考频率的参考信号并基于具有激励频率的激励信号控制可变电容，所述激励频率是参考频率的倍数；

其中，电容组件包括具有多个开关电容器的可变电容网络，每个开关电容器都能够在第一配置和第二配置之间有选择地进行切换，在第一配置中，开关电容器连接在电容组件的第一信号端子和第二信号端子之间，在第二配置中，开关电容器连接到第一信号端子和第二信号端子中的至多一个信号端子；

控制级包括逻辑模块，其与可变电容网络耦合并配置成基于参考信号周期地在第一配置和第二配置之间切换每个开关电容器；

符号电路，与电容组件耦合并配置成提供控制信号，所述控制信号在参考信号的每个循环周期的半个周期内，与激励信号具有一致的沿，并在参考信号的每个循环周期的另半个周期内，与激励信号具有不一致的沿。

2.如权利要求1所述的电子装置，其中逻辑模块被配置成顺序的将开关电容器中的一个设置为第一配置，并将其它开关电容器设置为第二配置。

3.如权利要求2所述的电子装置，其中第二配置中的开关电容器并联连接在第一中间接点和参考端子之间。

4.如权利要求1所述的电子装置，其中开关电容器的相应的电容为：

C_{J} = C_{F} \sin (\frac{2 πJ}{P})

J＝0，...，P-1

其中C_F是常量电容，P是开关电容器的数目。

5.如权利要求1所述的电子装置，其中，可变电容网络包括开关装置，用于在第一配置和第二配置之间切换相应的开关电容器，并且逻辑模块被配置成为每个开关电容器的开关装置产生相应的相位信号。

6.如权利要求1所述的电子装置，其中电容组件包括校准网络。

7.如权利要求6所述的电子装置，其中校准网络包括多个校准电容器，每个校准电容器都在第一配置和第二配置之间有选择的进行切换，其中，在第一配置中，校准电容器连接在第一信号端子和第二信号端子之间，在第二配置中，校准电容器连接到第一信号端子和第二信号端子中的至多一个信号端子。

8.如权利要求7所述的电子装置，其中第二配置中的开关电容并联连接在第一中间接点和参考端子之间，并且其中第二配置中的校准电容器并联连接在第二中间接点和参考线之间。

9.如权利要求8所述的电子装置，其中校准网络包括用于在第一配置和第二配置之间切换相应的校准电容器的选择装置，并且其中逻辑模块被配置成产生用于控制每个校准电容器的选择装置的校准信号。

10.如权利要求8所述的电子装置，其包括3个固定电容电容器，它们分别连接在第一中间节点和参考线之间、第二中间节点和参考线之间，以及第一中间节点和第二中间节点之间。

11.如权利要求1所述的电子装置，包括具有电容组件和符号电路的第一分支和具有另外的电容组件和另外的符号电路的第二分支，所述另外的符号电路与另外的电容组件耦合并且被配置成提供另外的控制信号，所述另外的控制信号具有与第一分支的符号电路提供的控制信号不一致的沿。

12.如权利要求11所述的电子装置，其中逻辑模块与第一分支的符号电路以及第二分支的另外的符号电路耦合，逻辑模块被配置成分别提供互补的并具有参考频率的第一和第二符号控制信号，其中，第一分支的符号电路以及第二分支的另外的符号电路被配置成基于第一和第二符号控制信号分别产生控制信号和另外的控制信号。

13.一种微电子机械装置，包括：

惯性传感器；

与惯性传感器耦合的电荷放大器；以及

补偿级，其中该补偿级包括可变电容电子装置，该装置包括：

电容组件，具有可变电容；

14.如权利要求13所述的微电子机械装置，其中，电容组件有一个在第一信号端子和第二信号端子之间与惯性传感器的输出端子相连。

15.如权利要求14所述的微电子机械装置，包括具有电容组件和符号电路的第一分支和具有另外的电容组件和另外的符号电路的第二分支，所述另外的符号电路与另外的电容组件耦合并且被配置成提供另外的控制信号，所述另外的控制信号具有与第一分支的符号电路提供的控制信号不一致的沿，其中第一分支的电容组件和第二分支的另外的电容组件与惯性传感器的相应输出端子相连。

16.如权利要求15所述的微电子机械装置，其中逻辑模块与第一分支的符号电路以及第二分支的另外的符号电路耦合，逻辑模块被配置成分别提供互补的并具有参考频率的第一和第二符号控制信号，其中，第一分支的符号电路以及第二分支的另外的符号电路被配置成基于第一和第二符号控制信号分别产生控制信号和另外的控制信号。

17.一种系统，包括：

控制单元，和

与控制单元耦合的装置，该装置包括：

惯性传感器；

与惯性传感器耦合的电荷放大器；以及

电容组件，具有可变电容；

18.如权利要求17所述的系统，其中逻辑模块被配置成顺序的将开关电容器中的一个设置为第一配置，并将其它开关电容器设置为第二配置。

19.如权利要求18所述的系统，其中第二配置中的开关电容器并联连接在第一中间接点和参考端子之间。

20.一种用于微电子机械陀螺仪的驱动装置的电晶片分类测试装置，包括：

包括驱动装置的半导体晶片，所述驱动装置与微电子机械陀螺仪相连，被配置成维持微电子机械陀螺仪的驱动块以共振频率进行振荡；和

可变电容电子装置，该装置包括：

电容组件，具有可变电容；

符号电路，与电容组件耦合并配置成提供控制信号，所述控制信号在参考信号的每个循环周期的半个周期内，与激励信号具有一致的沿，并在参考信号的每个循环周期的另半个周期内，与激励信号具有不一致的沿；其中电容组件与驱动装置的输入端子相连。