CN102253645A

CN102253645A - 微机电系统电路以及控制微机电系统电路的方法

Info

Publication number: CN102253645A
Application number: CN2010102905293A
Authority: CN
Inventors: 黄明杰; 普强荣; 陈建宏; 林志昌; 隋彧文
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: CN102253645B; US8378756B2; US20110285445A1

Abstract

一种微机电系统电路和控制微机电系统电路的方法，该方法包括根据微机电系统装置的移动以产生一电流，其中此移动被一控制信号所控制；根据该电流以产生一峰值电压；以及当该峰值电压超出一预定范围时调整该控制信号。本发明的微机电系统电路的操作电压是根据机械元件的移动距离来控制，所以会比其他方法消耗更少的功率。更进一步，因为上述的操作电压已控制，所以由PVT及Q因素所造成机械元件移动距离的变异也随之消除。

Description

微机电系统电路以及控制微机电系统电路的方法

技术领域

本发明涉及微机电系统(microelectromechanical；MEMS)电路。

背景技术

微机电系统电路在许多应用中都广泛的使用，例如陀螺仪及振荡器等等。然而，在微机电系统应用中的振荡，是取决于大量生产制造的过程、电压及温度的变化(PVT)而定。微机电系统里的品质因子Q，定义为在共振器中储存的能量与一个循环所流失的能量比值，也会随着改变。这就会造成当一个固定电压接到不同的微机电系统时，每个微机电系统的反应也会不同，例如一个装置比另一个装置多移动了更长的距离。当充电帮浦以高电压15-20V用不同方式供给微机电系统，就会产生无法顾及微机电系统所需电压要求的高电压，这会造成额外的高功率消耗。因此有需要去改进上述微机电系统及其相关应用的缺点。

发明内容

为克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种控制微机电系统电路的方法，其中包括根据该微机电系统电路的移动，产生一电流，其中该移动被一控制信号所控制；根据该电流，产生一峰值电压；以及当该峰值电压超出一预定范围时，调整该控制信号。

本发明也提供一种微机电系统电路，包括一微机电系统装置，用以产生一电流；一电流至电压转换器，用以将该电流转换成一第一电压；一放大器，用以将第一电压转换成一第二电压；一峰值电压检测器，用以产生第二电压的一峰值电压；一校准器，用以接收峰值电压，并产生一校准电路信号；一电压产生电路，根据校准电路信号以产生一第三电压；以及一驱动器，接收第二电压当作输入，第三电压当作一操作电压，并产生一第四电压以供微机电系统装置使用。

本发明也提供一种微机电系统电路的另一实施例，包括一节点，具有一第一电压；一峰值电压检测器，耦接至第一节点，用以产生第一电压的一峰值电压；一比较器，用以根据峰值电压、一第一参考电压以及一第二参考电压，产生一比较结果信号；一状态机，用以根据比较结果信号，产生一状态机信号；一电压产生电路，用以根据状态机信号、一第二电压的电压电平与一第三参考电压，产生该第二电压；以及一驱动器，耦接至第一节点，用以接收第一电压当作一输入，第二电压当作一操作电压，并且产生一第三电压供一振荡电路使用，其中第一电压的电压电平与一反馈回路中的第三电压的电压电平相关。

本发明的微机电系统电路的操作电压是根据机械元件的移动距离来控制，所以会比其他方法消耗更少的功率。更进一步，因为上述的操作电压已控制，所以由PVT及Q因素所造成机械元件移动距离的变异也随之消除。

附图说明

图1所示为微机电系统电路100的一实施例的功能方块图。

图2所示为图1的微机电系统电路的一实施例的详细示意图。

图3所示为图1的微机电系统电路的校准器的一实施例的详细示意图。

图4所示为图1的微机电系统电路的电荷帮浦调节器的一实施例的详细功能方块图。

图5所示为图1的微机电系统电路的一实施例的信号波形图。

图6所示为一实施例的波形图，用以说明电压VPP所相关的致能信号的操作。

图7所示为图1中的微机电系统电路方法的一实施例流程图。

其中，附图标记说明如下：

100～微机电系统电路；

105～电流至电压转换器；

110～放大器；

120～高电压驱动器；

125～微机电系统装置；

125-1～质量块；

130～峰值电压检测器；

135～校准器；

140～电荷帮浦调节器；

320～状态机；

410～峰值电压检测器；

420～电荷帮浦；

705、710、715、720～步骤；

Res、R、R1、R2～电阻；

C、CPD～电容；

L～电感；

I_OSC～电流；

V_PD、V_CTRL<2:0>、V_HDV、V_AREF、V_A、V_HI、V_LO、V_IV、V_REF、VPP、V1、V2、V3～电压；

CLK～时钟脉冲；

N1、N2～晶体管；

PE～致能信号。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用以说明并非用以限制本发明。

根据上述控制微机电系统电路的方法，本发明的微机电系统电路的操作电压是根据机械元件的移动距离来控制，所以会比其他方法消耗更少的功率。更进一步，因为上述的操作电压已控制，所以由PVT及Q因素所造成机械元件移动距离的变异也随之消除。

图1为微机电系统电路100的一实施例的功能方块图。

一般而言，当微机电系统装置125移动及/或转动，会产生电流I_OSC以及交流成分。在各种不同的实施例中，电流I_OSC以15KHz的范围振荡，振幅扩增至大范围的0.2nA至2μA，在公开的实施例也反应了电流的宽大范围。

电流至电压转换器105用以实现电流至电压的转换，例如：转换电流I_OSC至电压V_IV，电压V_IV包括直流电压(由共模电压而来)加上交流成分。如果电流I_OSC不包含交流成分，电压V_IV会操作在电流至电压转换器105的共模电压的直流电平。在各种不同的实施例中，通常电压V_IV与电流I_OSC是振荡于相同频率，大约是15KHz。电流至电压转换器105可称为转阻放大器。

电压V_IV同时也当作放大器110的输入。电压V_IV的振幅通常是由电流I_OSC及电阻Res的乘积而得来，换句话说，电压V_IV等于电流至电压转换器105的共模电压(V_cm)加上由电流I_OSC所造成的交流成分。举例来说，如果V_cm＝1.65V，则V_IV＝1.65V±I_OSC*Res，I_OSC在某些实施例中是一个正弦电流信号。

在某些实施例中，电压V_IV太小且不足以提供特定的应用。因此，放大器110将上述电压V_IV放大并产生具有合适预期电平的一电压V_A。放大器110接收电压V_IV用以当作输入，并放大该电压V_IV以产生该电压V_A，该电压V_A在某些实施例中是正弦信号。电压V_AREF用以当作电流至电压转换器105及放大器110的参考电压。

峰值电压检测器130检测电压V_A的峰值电压，并产生一电压V_PD供校准器135使用。

校准器(Calibrator)135用以根据电压V_PD与参考电压V_LO与V_HI，产生一电压V_CTRL<2:0>用以作为控制信号，以便控制电荷帮浦调节器140，其中电压V_PD可反映电压V_A的峰值电压。如果电压V_PD介于电压V_LO与V_HI之间，如图3中的状态机320，该电压V_CTRL<2:0>会使得电荷帮浦调节器140的状态机保持在相同状态，以维持在相同的电压VPP。但如果电压V_PD小于电压V_LO，则所产生的电压V_CTRL<2:0>会使得电荷帮浦调节器140改变其状态机朝向更高的电压VPP，例如从状态000变成状态001。同样地，如果电压V_PD比电压V_HI还高，那么电压V_CTRL<2:0>会使得电荷帮浦调节器140改变其状态机，朝向更低的电压VPP，例如从状态001变成状态000。在某些实施例中，电压V_CTRL<2:0>包含了3位元，用以解码为8个数值，分别代表状态机320的八个状态。这些实施例并不只有限制在3位元。不同数值所对应的位元数也属于本发明的实施例的范围。更进一步来说，电压V_HI及V_LO是根据不同的相关因素来选择，如微机电系统装置125的特性，与微机电系统装置125里面的质量块(Proof mass)125-1。举例来说，这些因素包括质量块125-1的重量或质量，或是预期质量块125-1所移动的距离。根据这些特性，相关的电流I_OSC与电压V_IV、V_A、V_PD都可以计算出来。举例来说，经由计算电流I_OSC、电压V_IV以及电压V_A，当移动距离为10μm时，电压V_PD约为2.2V。以此例子来说，对应的电压分别为电压V_HI为2.5V，电压V_LO为2.0V。

电荷帮浦调节器(Charge pump regulator)140根据电压V_CTRL<2:0>所提供的状态与由电压V_REF所产生的参考电压，提供高电压驱动器120所需要的电压VPP。在某些实施例中，电压V_CTRL<2:0>的数值与状态机320的状态有关，与参考电压也有关，如电压V_REF所产生的参考电压V_REF1、V_REF2、V_REF3等等。电荷帮浦调节器140根据电压VPP的反馈信号来决定是否要继续增加电压VPP，此电压VPP的反馈信号根据一特定状态的参考电压所产生。举例来说，刚开始在预设状态，电压VPP还未达到位于4V的参考电压V_REF1时，电荷帮浦调节器140会继续充电，当电压VPP达至4V时才会停止充电。

高电压驱动器(High voltage driver)120使用电荷帮浦调节器140产生的电压VPP作为操作电压。在某些实施例中，电压VPP愈小，质量块125-1移动的距离就愈小。反过来说，电压VPP愈大，质量块125-1移动的距离就愈大。举例来说，如果电压V_A的峰值电压很低，像是质量块125-1移动很少或是电流I_OSC很小时，电荷帮浦调节器140会根据电压V_A的峰值电压增加电压VPP。在某些特定的电压VPP，质量块125-1维持在固定速度时，电荷帮浦调节器140会停止充电，但其仍然提供定值的电压VPP。在某些实施例中，电荷帮浦调节器140为一个提供期望电压范围在15-20V的电荷帮浦。在某些实施例中，电压V_HDV比电压VPP稍微小一点，但是为了说明方便，可将电压VPP与电压V_HDV视为是相同的。

高电压驱动器(High voltage driver)120用以提供微机电系统装置(例如微机电系统振荡器)125所需的高电压(例如V_HDV)。在某些实施例中，高电压驱动器120是一个具有可变增益的放大器，可将电压V_A放大，用以产生电压V_HDV。高电压驱动器120的增益比放大器110的增益为大，高电压驱动器120的增益有100倍，而放大器110的增益只有5至6倍。在某些实施例中，高电压驱动器120用以提供微机电系统装置125所需的高电压。高电压驱动器120也可用以接收电压VPP作为其操作电压。当高电压驱动器120接收愈高的电压VPP，高电压驱动器120可产生更高的电压V_HDV，而且质量块125-1移动的距离也愈大。在某些实施例中，当经过一电压调节器时(无图示)，电压VPP与V_HDV会有一电压差，该电压差在产生电压VPP时会考虑到。若在不考虑上述电压差的情况下，画出电压V_HDV的波形图，与电压VPP的波形图会非常相似。

质量块125-1是微机电系统装置125里的移动部件。在某些实施例中，质量块125-1一开始会缓慢移动，然后会得到额外的速度以加速至该质量块125-1的速度为定值。在某些情况下，微机电系统装置125里面的质量块125-1会比另一个微机电系统装置125里的质量块125-1来得更容易移动，例如在两个不同的半导体装置上。因此，不一样的质量块125-1就算质量相同，也各自需要不同的电压来移动。在某些实施例中，是根据质量块125-1需要的速度及移动距离来提供电压VPP。意即电压VPP被控制是比较有利的方法，因为电压VPP提供了足够一质量块125-1移动所需的电压，而其他方法则是不管该质量块125-1的速度或移动距离来提供电压。因为此方法不像其他方法一样使用过大的电压以导致更多的功率消耗，在某些实施例可节省功率消耗。质量块125-1的移动是根据相关的电流I_OSC的大小而定。

在某些实施例中，质量块125-1根据一差动信号移动，而差动信号用以消除质量块125-1在移动中的噪声。举例来说，当一电压加至质量块125-1的其中一侧，质量块125-1的另一侧会收集电流I_OSC所产生的电荷。在某些实施例中，质量块125-1移动的范围为1μm至10μm。在某些实施例中，微机电系统装置125与电流至电压转换器105之间的电流路径、电流至电压转换器105以及放大器110可视为一反馈回路。

图2为微机电系统电路100的电路图。与图1相比，为了简化，校准器135与电荷帮浦调节器140并不画于图2上。电压Vdd为操作电压，Vss为接地。电压V1、V2、V3分别提供了电流至电压转换器105、放大器110与高电压驱动器120所需的偏压。电阻R1与R2是用以提供放大器110的增益。电压V_AREF是当作电流至电压转换器105与放大器110的参考电压。在某些实施例中，电压V_AREF大约为Vdd的一半，如电压Vdd为3.3V，电压V_REF为1.65V。电流至电压转换器105、放大器110与高电压驱动器120会放大相对应的电流与电压。

图1中的微机电系统装置125，代表了一连串对等的LRC电路(L：电感、R：电阻、C：电容)，如同图2的微机电系统装置125。电流I_OSC的振荡频率与LRC电路是相同的。

峰值电压检测器(Peak voltage detector)130中的电容C_PD与晶体管N1、N2可检测电压V_A的峰值电压并产生电压V_PD。在某些实施例中，电压V_A驱动晶体管N1的栅极。晶体管N1的源极耦接于电容C_PD的一端与晶体管N2的漏极。电容C_PD的另一端耦接于晶体管N2的源极及基极，晶体管N2的基极在某些实施例中为Vss或接地。晶体管N2的栅极耦接于一参考电压Vrn2。更进一步，晶体管N1用以当作一个源极随耦器，使其在源极的电压受到电压V_A影响，电压V_A为跟随受到电压V_GSN1影响的栅极电压，电压V_GSN1为晶体管N1栅极与源极之间的电压差。晶体管N2用以提供一电流路径给电压V_PD，电容C_PD用以作为电压V_A的低通滤波器。

数学上来说，V_PD＝V_A-V_GSN1。在某些实施例中，电压V_A与电压V_PD振荡于两个不同的频率上，分别为频率f1及频率f2。电容C_PD在某些实施例中设定为2.8pF来模拟，而电容C_PD用以让频率f2比频率f1为低。换句话说，电容C_PD用以当作低通滤波器以消除电压V_PD的高频成份，以得到直流与低频的成份。举例来说，当调整电容C_PD时，可持续观察电压V_A与V_PD，电压V_PD也会跟随电压V_A-V_GSN1的峰值电压而改变。当从低电压转换成高电压时，电压V_A与V_PD也会一同上升。当从高电压转换成低电压时，电压V_PD下降的速度不会跟电压V_A一样快，因为频率f2比频率f1为低。同时间，因为在电压V_A的下一个从低到高的转换周期，电压V_PD会被再拉高。更进一步来说，电压V_A的振荡有部分电压比晶体管N1的临界电压V_THN1为高，而有部分电压比临界电压V_THN1为低。当电压V_A比临界电压V_THN1高时，晶体管N1会开启，当电压V_A比临界电压V_THN1低时，该晶体管N1会关闭。当晶体管N1开启的时候，由在晶体管N1的栅极至源极间的电流，会对电容C_PD充电直到电压V_A-V_GSN1的峰值。当晶体管N1关闭的时候，电容C_PD就没有明显的电荷变动。所以电压V_PD可以反应出电压V_A-V_GSN1的峰值电压。在某些实施例中，晶体管N1与N2可视为一切换装置。

在某些实施例中，状态机320包括8个状态，所述多个状态由3位元的电压V_CTRL<2:0>解码为8个数值。举例来说，这8个电压V_CTRL<2:0>的数值包括000、001、010、011、100、101、110与111，分别与状态机320的8个状态000、001、010、011、100、101、110与111相对应。

电压V_HI与V_LO用以当作参考电压。如果电压V_PD介于电压V_LO与V_HI之间，比较器COMP1与COMP2会产生信号O1及O2给状态机320以维持在相同状态。在某些实施例中，信号O1及O2可视为比较结果信号，而电压V_CTRL<2:0>可视为一状态机信号，但不限定于此。但如果电压V_PD比电压V_HI为高，比较器COMP1会产生信号O1使状态机320改变至另一状态以降低电压V_PD。如果电压V_PD比电压V_LO为低，比较器COMP2会产生信号O2使状态机320改变至另一状态以增加电压V_PD。举例来说，在电压V_PD与V_HI及V_LO比较之前，状态机320的现行状态为010。如果电压V_PD比电压V_HI为高，比较器COMP1会产生O1信号使得状态机320改变至状态001，同时减低电压V_PD。如果电压V_PD比电压V_LO为低，比较器COMP2会产生O2信号使得状态机320改变至状态011，同时增加电压V_PD。

时钟脉冲CLK提供一时钟脉冲信号给状态机320。在某些实施例中，时钟脉冲CLK使用微机电系统电路100从系统时钟脉冲所衍生出来，系统时钟脉冲的频率比状态机320的频率快上许多，故将系统时钟脉冲除以一数值M，则可产生时钟脉冲CLK。

图4为电荷帮浦调节器140的一实施例的示意图。

在某些实施例中，电压V_CTRL<2:0>三个位元所代表的8个数值可以对应到状态机320的8个状态。上述每个数值或是状态机的状态，均与电压V_REF所产生的参考电压有关。举例来说，状态机320的8个状态，可对应到8个参考电压V_REF1至V_REF8。峰值电压检测器410可根据电压V_CTRL<2:0>所产生的数值，对电压VPP与参考电压V_REF1进行比较。如果电压VPP比参考电压V_REF1为高，峰值电压检测器410会关闭电荷帮浦420的致能信号PE，使得电荷帮浦420停止充电，意即停止增加电压VPP。如果电压VPP比参考电压V_REF1为低，峰值电压检测器410会开启致能信号PE，使得电荷帮浦420继续充电，意即增加电压VPP。

在上述图示中，电压V_CTRL<2:0>的3位元对应8个数值、状态机320的8个状态与8个参考电压V_REF1至V_REF8。不同位元数的电压V_CTRL<2:0>与对应数值、状态机320不同的状态数量与数量不同的参考电压，均在公开的实施例的范围内。

图5为本发明的实施例中微机电系统电路100在操作中的各种信号波形图。水平轴代表时间单位，垂直轴代表对应的电压V_IV、V_A、V_PD与VPP。电压V_IV与V_A为正弦波，但为了简化图示，并无显示正弦波的细节。电压V_PD可以反应电压V_A的峰值电压。电压V_A的波形与电压V_HDV的波形很相似，除了电压V_HDV在高电压驱动器120增益后有更大的振幅。在图5中所描述的波形均无改变其大小。

在实施例中，电压V_CTRL<2:0>有3位元，对应8个数值000、001、010、011、100、101、110与111，对应到状态机320的8个状态000、001、010、011、100、101、110与111。更进一步，状态000、001、010、011、100、101、110与111分别对应至个别的电压VPP，并且参考电压V_REF1至V_REF8分别对应至4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V与11V。然而，为了图示说明，只有画出000、001与010等3个状态。微机电系统装置125为使质量块125-1移动10μm所需的电压VPP为6V。这些在公开内容中的设计细节讨论均只是实施例，并非为用以限制本发明。

在时间t0之前，电压VPP处于0V，因为电压V_AREF与电压V_IV均设定在1.65V。这些信号的行为在时间t0、t1及t2开始时都很相似，信号一开始都增加，一段时间之后就保持在定值。电压VPP增加的幅度，与质量块125-1所增加的速度及电流I_OSC增加的幅度有关。当质量块125-1的速度及电流I_OSC保持定值，电压VPP也保持定值。

在时间t0，使用微机电系统电路100的系统进行重置。状态机320预设为状态000，且电荷帮浦420用以产生4V的预设电压至电压VPP。质量块125-1接收4V的电压之后开始移动。电流I_OSC根据相关的电压V_IV、V_A及V_PD的增加而增加，当电流I_OSC为峰值电流时，相关的电压V_PD约为1.4V。

举例来说，在时间t1，电压V_PD处于1.4V，并分别与位于2.0V的电压V_LO与位于2.5V的电压V_HI相比较。因为位于1.4V的电压V_PD比位于2.0V的电压V_LO为低，比较器COMP1与COMP2产生信号O1及O2给状态机320，以改变其状态000至状态001。电荷帮浦420根据状态001当作输入，会产生5V电压给电压VPP。当质量块125-1接收到电压VPP从4V变成5V时，质量块125-1就开始增加其速度。电流I_OSC也会随之增加，并造成电压V_PD升高至1.9V而饱和。

在时间t2，电压V_PD为1.9V，并分别与电压V_HI与V_LO比较。因为位于1.9V的电压V_PD比位于2.0V的电压V_LO为低，比较器COMP1与COMP2产生信号O1及O2给状态机320以改变至状态010。电荷帮浦420，根据状态010产生6V电压给电压VPP。当质量块125-1接收的电压VPP从5V变成6V，质量块125-1就开始增加其速度。电流I_OSC也会随之增加，并使电压V_PD升高至2.3V而饱和。

图6为波形图，用以说明电荷帮浦420的致能信号PE与电压VPP的操作关系。时间t0、t1及t2与图5中的时间t0、t1及t2一致。图6的时间标度比图5有更高的解析度。如图6所示，时间t0、t1及t2的开始，电压VPP需要时间分别到达4V、5V及6V，意即在每个时段t0及t0’、t1及t1’、t2及t2’之间。因为图5的低解析度，上述的各时段并不画于图上。换句话说，所述多个时段在图5中是相对地很小。在图6，在上述多个时段的期间，因为电压VPP尚未处于预期的电压4V、5V及6V，所以峰值电压检测器410会继续产生高电平的致能信号PE，使电荷帮浦420继续充电来增加电压VPP。当电压VPP到达预期的电压4V、5V及6V之后，峰值电压检测器410则产生低电平的致能信号PE，使电荷帮浦420停止充电。

更进一步举例来说，假设在时间t2’之后，电压VPP下降至6V以下三次，相关的电荷帮浦420的致能信号PE会有三个高电平产生，这表示电荷帮浦420被致能，并对电压VPP充电到达或超过6V。

图7为流程图700，用以说明本发明实施例中微机电系统电路100的运作。

在步骤705，产生电流I_OSC与电压V_PD。举例来说，当微机电系统电路100重置到预设状态时，状态机320的预设状态为状态000。峰值电压检测器410比较位于0V的电压VPP与状态000相关且位于4V的参考电压V_REF1，并产生一致能信号PE给电荷帮浦420对电压VPP充电至4V。在电压VPP到达4V之前，峰值电压检测器410保持产生一高电平的致能信号PE给电荷帮浦420，使电荷帮浦420继续对电压VPP充电至4V。在某些实施例中，电压VPP需要花费几毫微秒(ns)的时间以到达4V。质量块125-1接收从电压VPP或V_HDV的4V电压后开始移动。因此，会造成电流I_OSC的产生并且增加，对应于电压V_PD的产生及增加。电压V_PD在几毫秒(ms)后到达1.4V。

在步骤710，调整电压VPP。一开始，校准器135分别比较位于1.4V的电压V_PD与位于2.0V的电压V_LO及位于2.5V的电压V_HI。因为位于1.4V的电压V_PD比电压V_LO为低，校准器135根据电压V_CTRL<2:0>为001，并改变状态机320从状态000至状态001。峰值电压检测器410比较位于4.0V的电压VPP与处于状态001下且位于5.0V的参考电压V_REF2，并产生电荷帮浦420的致能信号PE，对电压VPP充电至5V。当质量块125-1接收电压V_HDV或电压VPP的变化从4V至5V，质量块125-1就移动得更快。电流I_OSC开始增加，对应于电压V_PD的增加。电压V_PD在几毫秒后到达1.9V。

在步骤715，校准器135分别比较位于1.9V的电压V_PD与位于2.0V的电压V_LO及位于2.5V的电压V_HI。因为位于1.9V的电压V_PD比电压V_LO为低，校准器135根据电压V_CTRL<2:0>处于010，并改变状态机320的状态从状态001至状态010。峰值电压检测器410比较位于5V的电压VPP与处于状态010下且位于6V的参考电压V_REF3，并产生电荷帮浦420的致能信号PE，对电压VPP充电至6V。当质量块125-1接收电压V_HDV或电压VPP的变化从5V至6V，质量块125-1就移动得更快。电流I_OSC开始增加，与电压V_PD的增加相对应。电压V_PD在几毫秒后到达2.3V。

在步骤720，校准器135分别比较位于2.3V的电压V_PD与位于2.0V的电压V_LO及位于2.5V的电压V_HI。因为位于2.3V的电压V_PD介于电压V_LO与V_HI之间，校准器135根据电压V_CTRL<2:0>处于010，状态机320的状态仍然保持在状态010。峰值电压检测器410比较位于5V的电压VPP与处于状态010且位于6V的参考电压V_REF3，并产生电荷帮浦420的致能信号PE，对电压VPP充电至6V。当质量块125-1接收电压VPP 6V，质量块125-1会保持相同的移动速度。电流I_OSC不变，电压V_PD同样维持在2.3V。

在步骤710，电压V_PD比电压V_LO为低仅为说明之用。但如果电压V_PD比电压V_HI为高，则会产生电压V_CTRL<2:0>使得电荷帮浦420改变其状态机朝向更低的电压VPP，直到电压V_PD介于电压V_LO与V_HI之间。

本发明的一些实施例已描述，但仍然可能有不同的修改违反公开内容的精神与范围。举例来说，各种不同掺杂剂类型的晶体管如NMOS及PMOS，都只是为了图示，而公开的实施例并无限制某一特定的晶体管掺杂剂类型，特定晶体管的掺杂剂类型均是设计上的考量，仍然处于实施例的范围内。上述不同信号的逻辑电平同样也是为了图示，实施例并无限制当一信号启动或/且关闭时的特定电平，但选择一适合的逻辑电平也是设计上的考量。

上述实施例的方法只是举例的步骤，所述多个步骤并不一定会照顺序实行。步骤也可能增加、替换、改变顺序，或是合适地删减，这些都在公开内容的精神与范围之中。举例来说，上述的范例方法表示当状态机320改变时，电压VPP跟着改变，因为电压V_PD比电压V_LO小，所以状态机320会由状态000至状态001再至状态010，但如果电压V_PD比电压V_HI高，状态机320亦可反向改变状态，由状态101至状态100再至状态011，使得电压VPP下降。

惟以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用以辅助专利文件搜寻之用，并非用以限制本发明的权利范围。

Claims

1.一种控制微机电系统电路的方法，包括：

根据该微机电系统电路的移动，产生一电流，其中该移动被一控制信号所控制；

根据该电流，产生一峰值电压；以及

当该峰值电压超出一预定范围时，调整该控制信号。

2.如权利要求1所述的控制微机电系统电路的方法，还包括使用该控制信号作为一操作电压，借以驱动该微机电系统电路的一质量块，其中当该质量块移动时会产生该电流。

3.如权利要求1所述的控制微机电系统电路的方法，其中调整该控制信号的步骤包括产生一状态机的一状态，以及比较该控制信号与该状态机的状态所对应的一参考电压。

4.如权利要求1所述的控制微机电系统电路的方法，其中产生该峰值电压的步骤包括：

将该电流转换成一第一电压；

使用该第一电压来控制耦接至一电容的一第一晶体管，造成该第一电压运作在一第一频率之上，并且该第一频率高于该峰值电压所运作的一第二频率；以及

重复地在该第一电压导通该第一晶体管时，经由该第一晶体管对该电容充电，在该第一电压关闭该第一晶体管时，停止对该电容充电。

5.如权利要求1所述的控制微机电系统电路的方法，其中产生该峰值电压的步骤包括：

将该电流转换成一第一电压；

驱动该第一电压至一第一晶体管的栅极；

将该第一晶体管的源极耦接至一电容的一第一端；以及

在该第一晶体管的源极上提供一电流路径。

6.一种微机电系统电路，包括：

一微机电系统装置，用以产生一电流；

一电流至电压转换器，用以将该电流转换成一第一电压；

一放大器，用以将该第一电压转换成一第二电压；

一峰值电压检测器，用以产生该第二电压的一峰值电压；

一校准器，用以接收该峰值电压，并产生一校准电路信号；

一电压产生电路，根据该校准电路信号以产生一第三电压；

一驱动器，接收该第二电压当作输入，该第三电压当作一操作电压，并产生一第四电压以供该微机电系统装置使用；以及

一质量块，用以于该第四电压造成该质量块移动时产生该电流。

7.如权利要求6所述的微机电系统电路，其中该峰值电压检测器包括：

一第一晶体管，具有一第一栅极、一第一漏极以及一第一源极；

一第二晶体管，具有一第二栅极、一第二漏极以及一第二源极；以及

一电容，具有一第一端以及一第二端，其中该第一栅极用以接收该第二电压，该第一源极耦接至该第一端与该第二漏极，用以产生该峰值电压，并且该第二端耦接至该第二源极与该第二晶体管的一基极。

8.如权利要求6所述的微机电系统电路，其中该校准器包括一比较器及一状态机，并且该比较器根据该峰值电压、一第一参考电压以及一第二参考电压产生该校准电路信号，该校准电路信号对应于该状态机的一状态，且该状态机的状态对应于该第三电压的电压电平。

9.如权利要求6所述的微机电系统电路，其中该电压产生电路包括一检测器及一电荷帮浦，该检测器用以根据该校准电路信号、一参考电压以及该第三电压的电压电平，控制该电荷帮浦，并且该参考电压对应于该状态机的一状态，其中该检测器用以根据该校准电路信号、该参考电压以及该第三电压的电压电平，产生一致能信号，借以控制该电荷帮浦。

10.一种微机电系统电路，包括：

一节点，具有一第一电压；

一峰值电压检测器，耦接至该第一节点，用以产生该第一电压的一峰值电压；

一比较器，用以根据该峰值电压、一第一参考电压以及一第二参考电压，产生一比较结果信号；

一状态机，用以根据该比较结果信号，产生一状态机信号，其中该状态机包括多个状态，所述多个状态中的一个对应于该第二电压的电压电平；

一电压产生电路，用以根据该状态机信号、该第二电压的电压电平与一第三参考电压，产生一第二电压；以及

一驱动器，耦接至该第一节点，用以接收该第一电压当作一输入，该第二电压当作一操作电压，并且产生一第三电压供一振荡电路使用，其中该第一电压的电压电平与一反馈回路中的该第三电压的电压电平相关。

11.如权利要求10所述的微机电系统电路，其中该反馈回路包括一电流路径，该电流路径具有用以转换成该第一电压的一电流；

一电流至电压转换器，用以将该电流转换成一电压；以及

一放大器，用以将所转换的该电压放大至该第一电压。

12.如权利要求10所述的微机电系统电路，还包括：

一切换装置，用以根据该第二电压的第一部分电压而处于一第一状态，并用以根据该第二电压的第二部分电压而处于一第二状态；以及

一电容，耦接至该切换装置，用以利用该第一部分电压所产生的电流来充电。