CN108931665A - 一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路 - Google Patents
一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108931665A CN108931665A CN201810487650.1A CN201810487650A CN108931665A CN 108931665 A CN108931665 A CN 108931665A CN 201810487650 A CN201810487650 A CN 201810487650A CN 108931665 A CN108931665 A CN 108931665A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- output
- control
- input terminal
- synchronous integration
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims abstract description 80
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 80
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，使用一种同步积分电路实现对加速度计谐振器电容检测信号的相位信息和幅度信息提取，输出信号为反映相位误差的直流量，降低模数转换器的采样速率要求。数字PI控制器的参数可灵活设置，实现高精度的幅度控制以及相位控制；频率控制字能够表征谐振器实际信号的频率，无需另外使用频率测量设备对信号测频。在加速度计前端电路建立温度补偿模型，将零偏温度补偿前的频率差信号和温度补偿后频率差信号通过串口传输至上位机，实现测量控制和温度补偿的一体化。
Description
技术领域
本发明涉及微机电系统传感器技术领域，特别是涉及一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路。
背景技术
硅微加速度计是基于半导体制造技术的一种惯性传感器，可以用于测量线加速度，是惯性测量单元和惯性制导系统的重要器件。因其具有体积小、重量轻、成本低和精度高等优势，在无人机、导弹制导、消费数码产品多个领域得到广泛应用。
硅微谐振加速度计是利用双端固定音叉(DETF)力-频效应，间接测量加速度的传感装置。Draper实验室于1997年提出硅微谐振式加速度计，之后韩国国立大学、新加坡国立大学、意大利米兰理工大学、清华大学、东南大学和北京航天控制仪器研究所等多家国内外研究单位在硅微谐振加速度计微机械结构设计和电路设计方面有所成果。
硅微谐振加速度计采用静电驱动电容检测，为保证谐振器的稳定闭环振荡，其测控电路中需要电容检测电路、幅度控制电路以及相位控制电路。现有的硅微谐振加速度计结构谐振频率大多设计在20kHz以上，相位控制大多使用自激振荡原理的积分器或锁相环。而模拟锁相环方案中环路滤波器为模拟电路，一般采用电容和电阻组成低通无源滤波器或加入运算放大器的有源滤波器，可调参数少；另外，模拟锁相环方案中，表征加速度变化的输出频率信号为模拟信号，仍需要频率计等频率测量设备才能得到具体频率数值；现有加速度计温度补偿的模型实时补偿，多在器件外部或后端系统中实现。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种可调参数多、不需要频率测量设备就能得到具体频率数值、不需要在器件外部或后端进行实时补偿的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，包括硅微谐振加速度计；硅微谐振加速度计的上谐振器检测端连接第一C/V检测电路的输入端，第一C/V检测电路的输出端连接第一同步积分电路的输入端，第一同步积分电路的输出端连接第一模数转换器的输入端，第一模数转换器的输出端连接第一锁相控制模块的输入端，第一锁相控制模块输出的第一开关控制sin信号和第一开关控制cos信号传输到第一同步积分电路的开关控制端，第一锁相控制模块输出的第一数字驱动信号传输到第一数模转换器的输入端，第一锁相控制模块输出的第一频率控制字传输到温度补偿模块的第一输入端，第一数模转换器的输出端连接硅微谐振加速度计的上谐振器驱动端；硅微谐振加速度计的下谐振器检测端连接第二C/V检测电路的输入端，第二C/V检测电路的输出端连接第二同步积分电路的输入端，第二同步积分电路的输出端连接第二模数转换器的输入端，第二模数转换器的输出端连接第二锁相控制模块的输入端，第二锁相控制模块输出的第二开关控制sin信号和第二开关控制cos信号传输到第二同步积分电路的开关控制端，第二锁相控制模块输出的第二数字驱动信号传输到第二数模转换器的输入端，第二锁相控制模块输出的第二频率控制字传输到温度补偿模块的第二输入端，第二数模转换器的输出端连接硅微谐振加速度计的下谐振器驱动端；温度补偿模块的输出端连接串口通信模块的输入端，串口通信模块的输出信号传输到上位机。
进一步，所述第一同步积分电路和第二同步积分电路的结构相同；第一同步积分电路包括第一同步积分电阻，第一同步积分电阻的一端输入谐振器电容检测信号，第一同步积分电阻的另一端连接第一模拟开关的输入端，第一模拟开关的第一输出端连接第一同步积分电容的一端，第一模拟开关的第二输出端连接第二同步积分电容的一端，第一同步积分电容的另一端和第二同步积分电容的另一端均接地，第一模拟开关的输出端连接选择由第一开关控制cos信号控制，第一同步积分电容的一端还连接第一输出放大器的同相输入端，第二同步积分电容的一端还连接第一输出放大器的反相输入端；第一同步积分电阻的一端还连接第二同步积分电阻的一端，第二同步积分电阻的另一端连接第二模拟开关的输入端，第二模拟开关的第一输出端连接第三同步积分电容的一端，第二模拟开关的第二输出端连接第四同步积分电容的一端，第三同步积分电容的另一端和第四同步积分电容的另一端均接地，第二模拟开关的输出端连接选择由第一开关控制sin信号控制，第三同步积分电容的一端还连接第二输出放大器的同相输入端，第四同步积分电容的一端还连接第二输出放大器的反相输入端。
进一步，所述第一开关控制cos信号为高电平时，第一模拟开关的输入端连接第一输出端；第一开关控制cos信号为低电平时，第一模拟开关的输入端连接第二输出端。
进一步，所述第一开关控制sin信号为高电平时，第二模拟开关的输入端连接第一输出端；第一开关控制sin信号为低电平时，第二模拟开关的输入端连接第二输出端。
进一步，所述第一同步积分电路的输出信号如式(1)所示：
式(1)中，Uct为第一输出放大器的输出电压，Ust为第二输出放大器的输出电压，A为谐振器电容检测信号的电压幅度，为谐振器电容检测信号与第一数字驱动信号的相位差。
进一步，所述第一锁相控制模块和第二锁相控制模块的结构相同；第一锁相控制模块包括幅度解调单元，幅度解调单元的输出端连接幅度PI控制器的输入端，幅度PI控制器的输出端连接乘法器的第一输入端，乘法器的输出端输出第一数字驱动信号，第一锁相控制模块还包括相位PI控制器，相位PI控制器输出端生成第一频率控制字并传输给数控振荡器的输入端，数控振荡器的输出端生成离散驱动信号并传输给乘法器的第二输入端，此外，数控振荡器的输出端还生成第一开关控制cos信号和第一开关控制sin信号。
进一步，所述数控振荡器包括相位累加器，相位累加器的输入端输入第一频率控制字，相位累加器的输出端分别连接正弦查找表、方波sin查找表和方波cos查找表，正弦查找表输出离散驱动信号，方波sin查找表输出第一开关控制sin信号，方波cos查找表输出第一开关控制cos信号。
进一步，所述温度补偿模块通过式(2)实现：
式(2)中，Δf为温度补偿前硅微谐振加速度计的上谐振器与下谐振器的频率差，ΔfTout为温度补偿后硅微谐振加速度计的上谐振器与下谐振器的频率差，M1为第一频率控制字，M2为第二频率控制字，b1为补偿斜率，b0为补偿截距，CR为归一化系数，fc为数控振荡器的时钟频率，N为第一频率控制字和第二频率控制字的位数。
进一步，所述温度补偿模块通过串口通信模块将Δf和ΔfTout进行编码并传输给上位机。
有益效果：本发明公开了一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，具有以下有益效果：
1)使用一种同步积分电路实现对加速度计谐振器电容检测信号的相位信息和幅度信息提取，输出信号为反映相位误差的直流量，降低模数转换器的采样速率要求；
2)数字PI控制器的参数可灵活设置，实现高精度的幅度控制以及相位控制；频率控制字能够表征谐振器实际信号的频率，无需另外使用频率测量设备对信号测频；
3)在加速度计前端电路建立温度补偿模型，将零偏温度补偿前的频率差信号和温度补偿后频率差信号通过串口传输至上位机，实现测量控制和温度补偿的一体化。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中的整体电路图；
图2为本发明具体实施方式中第一同步积分电路的电路图；
图3为本发明具体实施方式中第一锁相控制模块的电路图；
图4为本发明具体实施方式中数控振荡器的电路图；
图5为本发明具体实施方式中数控振荡器生成信号的相位关系示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，如图1所示，包括硅微谐振加速度计100；硅微谐振加速度计100的上谐振器检测端连接第一C/V检测电路101的输入端，第一C/V检测电路101的输出端连接第一同步积分电路103的输入端，第一同步积分电路103的输出端连接第一模数转换器105的输入端，第一模数转换器105的输出端连接第一锁相控制模块107的输入端，第一锁相控制模块107输出的第一开关控制sin信号和第一开关控制cos信号传输到第一同步积分电路103的开关控制端，第一锁相控制模块107输出的第一数字驱动信号传输到第一数模转换器109的输入端，第一锁相控制模块107输出的第一频率控制字传输到温度补偿模块111的第一输入端，第一数模转换器109的输出端连接硅微谐振加速度计100的上谐振器驱动端；硅微谐振加速度计100的下谐振器检测端连接第二C/V检测电路102的输入端，第二C/V检测电路102的输出端连接第二同步积分电路104的输入端，第二同步积分电路104的输出端连接第二模数转换器106的输入端，第二模数转换器106的输出端连接第二锁相控制模块108的输入端，第二锁相控制模块108输出的第二开关控制sin信号和第二开关控制cos信号传输到第二同步积分电路104的开关控制端，第二锁相控制模块108输出的第二数字驱动信号传输到第二数模转换器110的输入端，第二锁相控制模块108输出的第二频率控制字传输到温度补偿模块111的第二输入端，第二数模转换器110的输出端连接硅微谐振加速度计100的下谐振器驱动端；温度补偿模块111的输出端连接串口通信模块112的输入端，串口通信模块112的输出信号传输到上位机。
第一同步积分电路103和第二同步积分电路104的结构相同。如图2所示，第一同步积分电路103包括第一同步积分电阻201，第一同步积分电阻201的一端输入谐振器电容检测信号，第一同步积分电阻201的另一端连接第一模拟开关203的输入端，第一模拟开关203的第一输出端连接第一同步积分电容205的一端，第一模拟开关203的第二输出端连接第二同步积分电容207的一端，第一同步积分电容205的另一端和第二同步积分电容207的另一端均接地，第一模拟开关203的输出端连接选择由第一开关控制cos信号控制，第一同步积分电容205的一端还连接第一输出放大器209的同相输入端，第二同步积分电容207的一端还连接第一输出放大器209的反相输入端；第一同步积分电阻201的一端还连接第二同步积分电阻202的一端，第二同步积分电阻202的另一端连接第二模拟开关204的输入端，第二模拟开关204的第一输出端连接第三同步积分电容206的一端，第二模拟开关204的第二输出端连接第四同步积分电容208的一端，第三同步积分电容206的另一端和第四同步积分电容208的另一端均接地，第二模拟开关204的输出端连接选择由第一开关控制sin信号控制，第三同步积分电容206的一端还连接第二输出放大器210的同相输入端，第四同步积分电容208的一端还连接第二输出放大器210的反相输入端。第一开关控制cos信号为高电平时，第一模拟开关203的输入端连接第一输出端；第一开关控制cos信号为低电平时，第一模拟开关203的输入端连接第二输出端。第一开关控制sin信号为高电平时，第二模拟开关204的输入端连接第一输出端；第一开关控制sin信号为低电平时，第二模拟开关204的输入端连接第二输出端。
第一同步积分电路103的输出信号如式(1)所示：
式(1)中，Uct为第一输出放大器209的输出电压，Ust为第二输出放大器210的输出电压，A为谐振器电容检测信号的电压幅度，为谐振器电容检测信号与第一数字驱动信号的相位差。
如图3所示，第一锁相控制模块107和第二锁相控制模块108的结构相同；第一锁相控制模块107包括幅度解调单元301，幅度解调单元301的输出端连接幅度PI控制器302的输入端，幅度PI控制器302的输出端连接乘法器303的第一输入端，乘法器303的输出端输出第一数字驱动信号，第一锁相控制模块107还包括相位PI控制器304，相位PI控制器304输出端生成第一频率控制字并传输给数控振荡器305的输入端，数控振荡器305的输出端生成离散驱动信号并传输给乘法器303的第二输入端，此外，数控振荡器305的输出端还生成第一开关控制cos信号和第一开关控制sin信号。
如图4所示，数控振荡器305包括相位累加器401，相位累加器401的输入端输入第一频率控制字，相位累加器401的输出端分别连接正弦查找表402、方波sin查找表403和方波cos查找表404，正弦查找表402输出离散驱动信号，方波sin查找表403输出第一开关控制sin信号，方波cos查找表404输出第一开关控制cos信号。
温度补偿模块111通过式(2)实现：
式(2)中，Δf为温度补偿前硅微谐振加速度计100的上谐振器与下谐振器的频率差，ΔfTout为温度补偿后硅微谐振加速度计100的上谐振器与下谐振器的频率差，M1为第一频率控制字，M2为第二频率控制字，b1为补偿斜率，b0为补偿截距，CR为归一化系数，fc为数控振荡器的时钟频率，N为第一频率控制字和第二频率控制字的位数。
温度补偿模块111通过串口通信模块112将Δf和ΔfTout进行编码并传输给上位机。
Claims (9)
1.一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：包括硅微谐振加速度计(100)；硅微谐振加速度计(100)的上谐振器检测端连接第一C/V检测电路(101)的输入端，第一C/V检测电路(101)的输出端连接第一同步积分电路(103)的输入端，第一同步积分电路(103)的输出端连接第一模数转换器(105)的输入端，第一模数转换器(105)的输出端连接第一锁相控制模块(107)的输入端，第一锁相控制模块(107)输出的第一开关控制sin信号和第一开关控制cos信号传输到第一同步积分电路(103)的开关控制端，第一锁相控制模块(107)输出的第一数字驱动信号传输到第一数模转换器(109)的输入端，第一锁相控制模块(107)输出的第一频率控制字传输到温度补偿模块(111)的第一输入端，第一数模转换器(109)的输出端连接硅微谐振加速度计(100)的上谐振器驱动端；硅微谐振加速度计(100)的下谐振器检测端连接第二C/V检测电路(102)的输入端，第二C/V检测电路(102)的输出端连接第二同步积分电路(104)的输入端，第二同步积分电路(104)的输出端连接第二模数转换器(106)的输入端，第二模数转换器(106)的输出端连接第二锁相控制模块(108)的输入端，第二锁相控制模块(108)输出的第二开关控制sin信号和第二开关控制cos信号传输到第二同步积分电路(104)的开关控制端，第二锁相控制模块(108)输出的第二数字驱动信号传输到第二数模转换器(110)的输入端，第二锁相控制模块(108)输出的第二频率控制字传输到温度补偿模块(111)的第二输入端，第二数模转换器(110)的输出端连接硅微谐振加速度计(100)的下谐振器驱动端；温度补偿模块(111)的输出端连接串口通信模块(112)的输入端，串口通信模块(112)的输出信号传输到上位机。
2.根据权利要求1所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述第一同步积分电路(103)和第二同步积分电路(104)的结构相同；第一同步积分电路(103)包括第一同步积分电阻(201)，第一同步积分电阻(201)的一端输入谐振器电容检测信号，第一同步积分电阻(201)的另一端连接第一模拟开关(203)的输入端，第一模拟开关(203)的第一输出端连接第一同步积分电容(205)的一端，第一模拟开关(203)的第二输出端连接第二同步积分电容(207)的一端，第一同步积分电容(205)的另一端和第二同步积分电容(207)的另一端均接地，第一模拟开关(203)的输出端连接选择由第一开关控制cos信号控制，第一同步积分电容(205)的一端还连接第一输出放大器(209)的同相输入端，第二同步积分电容(207)的一端还连接第一输出放大器(209)的反相输入端；第一同步积分电阻(201)的一端还连接第二同步积分电阻(202)的一端，第二同步积分电阻(202)的另一端连接第二模拟开关(204)的输入端，第二模拟开关(204)的第一输出端连接第三同步积分电容(206)的一端，第二模拟开关(204)的第二输出端连接第四同步积分电容(208)的一端，第三同步积分电容(206)的另一端和第四同步积分电容(208)的另一端均接地，第二模拟开关(204)的输出端连接选择由第一开关控制sin信号控制，第三同步积分电容(206)的一端还连接第二输出放大器(210)的同相输入端，第四同步积分电容(208)的一端还连接第二输出放大器(210)的反相输入端。
3.根据权利要求2所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述第一开关控制cos信号为高电平时，第一模拟开关(203)的输入端连接第一输出端；第一开关控制cos信号为低电平时，第一模拟开关(203)的输入端连接第二输出端。
4.根据权利要求2所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述第一开关控制sin信号为高电平时，第二模拟开关(204)的输入端连接第一输出端；第一开关控制sin信号为低电平时，第二模拟开关(204)的输入端连接第二输出端。
5.根据权利要求2所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述第一同步积分电路(103)的输出信号如式(1)所示：
式(1)中，Uct为第一输出放大器(209)的输出电压，Ust为第二输出放大器(210)的输出电压，A为谐振器电容检测信号的电压幅度，为谐振器电容检测信号与第一数字驱动信号的相位差。
6.根据权利要求1所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述第一锁相控制模块(107)和第二锁相控制模块(108)的结构相同；第一锁相控制模块(107)包括幅度解调单元(301)，幅度解调单元(301)的输出端连接幅度PI控制器(302)的输入端，幅度PI控制器(302)的输出端连接乘法器(303)的第一输入端，乘法器(303)的输出端输出第一数字驱动信号，第一锁相控制模块(107)还包括相位PI控制器(304)，相位PI控制器(304)输出端生成第一频率控制字并传输给数控振荡器(305)的输入端，数控振荡器(305)的输出端生成离散驱动信号并传输给乘法器(303)的第二输入端，此外，数控振荡器(305)的输出端还生成第一开关控制cos信号和第一开关控制sin信号。
7.根据权利要求6所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述数控振荡器(305)包括相位累加器(401)，相位累加器(401)的输入端输入第一频率控制字，相位累加器(401)的输出端分别连接正弦查找表(402)、方波sin查找表(403)和方波cos查找表(404)，正弦查找表(402)输出离散驱动信号，方波sin查找表(403)输出第一开关控制sin信号，方波cos查找表(404)输出第一开关控制cos信号。
8.根据权利要求1所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述温度补偿模块(111)通过式(2)实现：
式(2)中，Δf为温度补偿前硅微谐振加速度计(100)的上谐振器与下谐振器的频率差，ΔfTout为温度补偿后硅微谐振加速度计(100)的上谐振器与下谐振器的频率差，M1为第一频率控制字，M2为第二频率控制字，b1为补偿斜率，b0为补偿截距，CR为归一化系数，fc为数控振荡器的时钟频率，N为第一频率控制字和第二频率控制字的位数。
9.根据权利要求8所述的用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路，其特征在于：所述温度补偿模块(111)通过串口通信模块(112)将Δf和ΔfTout进行编码并传输给上位机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487650.1A CN108931665B (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487650.1A CN108931665B (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108931665A true CN108931665A (zh) | 2018-12-04 |
| CN108931665B CN108931665B (zh) | 2020-11-20 |
Family
ID=64449424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810487650.1A Expired - Fee Related CN108931665B (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108931665B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110631570A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-31 | 东南大学 | 一种用于提升硅微陀螺仪标度因数温度稳定性的系统和方法 |
| CN111157760A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-15 | 西安交通大学 | 一种基于mems超谐同步加速度计的频率自动跟踪方法及系统 |
| CN112815938A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 应用于mems惯性器件的相位调节装置及方法 |
| CN113411095A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-17 | 杭州电子科技大学 | 一种基于数控谐振频率的感应线圈信号接收电路 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100127715A1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-05-27 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor physical quantity sensor and control device using the same |
| CN103472259A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 东南大学 | 一种硅微谐振式加速度计温度补偿方法 |
| CN103869098A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-06-18 | 东南大学 | 一种硅微谐振式加速度计电路控制系统 |
| CN106248995A (zh) * | 2016-09-21 | 2016-12-21 | 南京理工大学 | 硅微机械谐振式加速度计集成测控装置 |
| CN107389979A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-24 | 东南大学 | 基于谐振频率的硅微谐振式加速度计在线温度补偿方法 |
-
2018
- 2018-05-21 CN CN201810487650.1A patent/CN108931665B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100127715A1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-05-27 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor physical quantity sensor and control device using the same |
| CN103472259A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 东南大学 | 一种硅微谐振式加速度计温度补偿方法 |
| CN103869098A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-06-18 | 东南大学 | 一种硅微谐振式加速度计电路控制系统 |
| CN106248995A (zh) * | 2016-09-21 | 2016-12-21 | 南京理工大学 | 硅微机械谐振式加速度计集成测控装置 |
| CN107389979A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-24 | 东南大学 | 基于谐振频率的硅微谐振式加速度计在线温度补偿方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李秀亮: "硅微谐振式加速度计电路技术研究", 《万方学位论文》 * |
| 杨成 等: "基于同步积分器的硅微陀螺仪数字控制系统", 《上海市科协第十二届学术年会论文集粹》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110631570A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-31 | 东南大学 | 一种用于提升硅微陀螺仪标度因数温度稳定性的系统和方法 |
| CN110631570B (zh) * | 2019-10-17 | 2021-03-26 | 东南大学 | 一种用于提升硅微陀螺仪标度因数温度稳定性的系统和方法 |
| CN111157760A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-15 | 西安交通大学 | 一种基于mems超谐同步加速度计的频率自动跟踪方法及系统 |
| CN111157760B (zh) * | 2020-01-02 | 2021-01-19 | 西安交通大学 | 一种基于mems超谐同步加速度计的频率自动跟踪方法及系统 |
| CN112815938A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 应用于mems惯性器件的相位调节装置及方法 |
| CN113411095A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-17 | 杭州电子科技大学 | 一种基于数控谐振频率的感应线圈信号接收电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108931665B (zh) | 2020-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108931665A (zh) | 一种用于硅微谐振式加速度计的数字锁相测控电路 | |
| CN103869098B (zh) | 一种硅微谐振式加速度计电路控制系统 | |
| CN102292616B (zh) | 振荡电路、振荡电路的制造方法、使用该振荡电路的惯性传感器及电子设备 | |
| CN102435774B (zh) | 一种电容式微机械加速度计温度补偿系统及其方法 | |
| CN102519617B (zh) | 一种石英微机械陀螺敏感器件温度信息的数字化检测方法 | |
| CN101858930B (zh) | 一种用于电容式微机械加速度计的温度补偿装置 | |
| EP0411058B1 (en) | Capacitive pressure sensor | |
| CN106482747B (zh) | 一种高精度陀螺仪的零偏温度补偿方法 | |
| CN103901226B (zh) | 三轴硅谐振式加速度计闭环驱动控制与频率检测电路 | |
| CN113702663B (zh) | 一种mems谐振式加速度传感器 | |
| CN104180919B (zh) | 基于微谐振器的高精度温度测量系统 | |
| CN102692221B (zh) | 微固体模态陀螺闭环驱动与科氏力检测电路 | |
| CN105841685B (zh) | 硅微机械陀螺快速热启动实现方法 | |
| CN109029437A (zh) | 三自由度闭环陀螺数字接口电路 | |
| CN108801534B (zh) | 基于阻尼敏感的谐振式气体压力传感器 | |
| CN109029498B (zh) | 一种用于振环硅微陀螺仪模态互易的数字测控系统 | |
| CN206593664U (zh) | 一种防电学振荡的微机械陀螺仪闭环驱动电路 | |
| CN110988760B (zh) | 一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统 | |
| CN212134928U (zh) | 一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统 | |
| CN104678126A (zh) | 基于寄生电阻的电容式微机械加速度计相移温度补偿方法 | |
| CN109084742B (zh) | 基于谐振频率的硅微陀螺仪最优解调相角数字补偿方法 | |
| CN115561485A (zh) | 一种基于原子钟锁频的压控再平衡石英谐振加速度计 | |
| CN102906539A (zh) | 具有改良老化性能的角速度传感器 | |
| CN113030515B (zh) | 一种直接测量弱耦合谐振器的振幅比的装置 | |
| CN115855100A (zh) | 用于mems陀螺仪调理电路线性度评估的电路、系统和方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201120 |