CN109212258A - 加速度计的前端电路及加速度信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加速度计的前端电路及加速度信号处理方法。该前端电路用于连接加速度传感器以获取原始模拟信号，并对所述原始模拟信号进行前端处理，包括：放大电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，并将所述原始模拟信号进行放大；低通滤波电路，与所述放大电路连接，用于将放大后的信号进行低通滤波处理以消除噪声；其中，所述放大电路包括：第一斩波电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，对原始模拟信号进行第一次斩波处理；运算放大电路，与所述第一斩波电路连接，将第一斩波电路的输出信号进行放大处理；第二斩波电路，与所述运算放大电路连接，将放大后的信号进行第二次斩波处理。该前端电路内的噪声较小。

Description

加速度计的前端电路及加速度信号处理方法

技术领域

本发明涉及加速度传感器技术领域，特别是涉及一种加速度计的前端电路及加速度信号处理方法。

背景技术

MEMS加速度计就是使用MEMS技术制造的加速度计。由于采用了微机械技术，具有体积小，重量轻和功耗低等优点。广泛应用于振动检测、方位检测、消费应用、动作识别等领域。

压阻式的加速度计利用PZT(锆钛酸铅)陶瓷的压电效应制成。当PZT陶瓷受到压力时，它的电阻值发生变化。通过将压电电阻桥式连接，把电阻值的变化转化为电压的变化。通过专用ASIC进行检测、放大和修正，然后输出与加速度值对应的二进制数字信号。

加速度计中的传感器感应输出的电压信号一般在几个毫伏或是几十毫伏，非常微弱。如果直接输入到模数转换电路(ADC)，则输出动态范围低，精度下降。因此必须经过放大后再输入到ADC，最终得到与感应电压对应的精确的数字信号。

连续系统中，前置放大电路检测和放大信号，为了避免将控制时钟的谐波频率的噪声引入系统，还需要先使用抗混叠滤波器对信号滤波。但由于环境中存在很多低频噪声，比如声音信号，如果不滤除也会影响到检测的加速度信号。所以检测和放大信号前，也需要通过低通滤波电路提高系统的分辨率。传统的加速度计的前端部分如图1所示。

传统加速度计的模拟前端没有去除低频1/f噪声和输入偏移电压(offset)，使得输出的信号信噪比不高。此外，在连续系统中，由于传感器和控制电路一直处于连续工作状态，功耗大。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以去除低频1/f噪声和输入偏移电压的加速度计的前端电路。

此外，还提供一种加速度信号处理方法。

一种加速度计的前端电路，用于连接加速度传感器以获取原始模拟信号，并对所述原始模拟信号进行前端处理，包括：放大电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，并将所述原始模拟信号进行放大；低通滤波电路，与所述放大电路连接，用于将放大后的原始模拟信号进行低通滤波处理以消除噪声；其中，所述放大电路包括：第一斩波电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，对原始模拟信号进行第一次斩波处理；运算放大电路，与所述第一斩波电路连接，将第一斩波电路的输出信号进行放大处理；第二斩波电路，与所述运算放大电路连接，将放大后的输出信号进行第二次斩波处理。

一种加速度信号处理方法，基于包含加速度传感器和上述的前端电路的加速度计，包括：

向所述加速度传感器输入第一控制信号；

向所述放大电路输入第二控制信号；

其中，所述第一控制信号、第二控制信号均为间歇性启动和关闭的时钟信号，且第一控制信号的启动周期覆盖第二控制信号的启动周期。

上述加速度计的前端电路，可以将传感器输出的信号先经过前置的放大电路放大，然后再经过低通滤波电路进行滤波处理。这样可以避免低通滤波电路的噪声对信号的干扰。信号经过放大后再进行滤波处理，这对滤波电路本身噪声要求低，设计更加简单，功耗可以更小。同时，放大电路结合两次斩波处理，可以大大减小1/f噪声，且减小输入端的偏移电压。

上述方法，不仅前端处理的噪声更小，而且通过间歇性控制传感器以及放大电路工作，可以有效减少功耗。

附图说明

图1为传统的加速度计的电路模块图；

图2为一实施例的加速度计的前端电路模块图；

图3为图2中的放大电路的结构图；

图4为传感器和放大电路的工作时序关系；

图5为偏置电路的结构图；

图6为主运算放大电路的结构图；

图7为斩波电路的结构图；

图8为控制形成斩波的两个非交叠的时钟信号；

图9为低通滤波器的电路原理图；

图10为图9中的各个控制开关的控制时序。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图2为一实施例的加速度计的前端电路模块图。该前端电路10用于连接加速度传感器20以获取原始模拟信号，并对所述原始模拟信号进行前端处理。该前端电路10包括放大电路100和低通滤波电路200。放大电路100用于与加速度传感器20连接，接收所述原始模拟信号，并将所述原始模拟信号进行放大。低通滤波电路200与所述放大电路100连接，用于将放大后的信号进行低通滤波处理以消除噪声。

如图3所示，所述放大电路100包括第一斩波电路110、运算放大电路120以及第二斩波电路130。第一斩波电路110用于与加速度传感器20连接，接收所述原始模拟信号，对原始模拟信号进行第一次斩波处理。运算放大电路120与所述第一斩波电路110连接，将第一斩波电路的输出信号进行放大处理。第二斩波电路130与所述运算放大电路120连接，将放大后的信号进行第二次斩波处理。

上述加速度计的前端电路，可以将传感器输出的信号先经过前置的放大电路100放大，然后再经过低通滤波电路200进行滤波处理。这样可以避免低通滤波电路200的噪声对信号的干扰。信号经过放大后再进行滤波处理，这对滤波电路本身噪声要求低，设计更加简单，功耗可以更小。同时，放大电路100结合两次斩波处理，可以大大减小1/f噪声，同时减小输入端的偏移电压。

具体地，如图3所示，所述运算放大电路120可以包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2以及电阻网络。

所述第一斩波电路110的第一输出端与第一运算放大器A1的同相输入端连接，所述第一运算放大器A1的输出端与第二斩波电路130的第一输入端连接；所述第一斩波电路110的第二输出端与第二运算放大器A2的同相输入端连接，所述第二运算放大器A2的输出端与第二斩波电路130的第二输入端连接；所述第一运算放大器A1的反相输入端和第二运算放大器A2的反相输入端之间、第一运算放大器A1的反相输入端与输出端之间、第二运算放大器A2的反相输入端与输出端之间连接有受开关控制的电阻网络中的电阻。

其中：所述第一运算放大器A1的反相输入端和第二运算放大器A2的反相输入端之间设有并联的固定电阻支路121和受开关控制是否接入的活动电阻支路122。如图所示，固定电阻支路121包括3个串联的电阻Ri1、Ri2、Ri3。活动电阻支路122包括两条支路，其中一条支路包括串联的第三调阻开关SW3、电阻Ri4、Ri5、Ri6以及第四调阻开关SW4；另一条支路包括串联的第五调阻开关SW5、电阻Ri7、Ri8、Ri9以及第六调阻开关SW6。

第一运算放大器A1的反相输入端与输出端之间串接第一电阻Rf1和第二电阻Rf2，且第一运算放大器A1的反相输入端还通过第一调阻开关SW1连接第一电阻Rf1和第二电阻Rf2的公共端。第二运算放大器A2的反相输入端与输出端之间串接第三电阻Rf3和第四电阻Rf4，且第二运算放大器A2的反相输入端还通过第二调阻开关SW2连接第三电阻Rf3和第四电阻Rf4的公共端。

两个运算放大电路A1和A2以及电阻网络Rf1～Rf4和Ri1～Ri9将输入信号放大，放大倍数由输出反馈电阻和输入电阻的比决定。电阻Rf1～Rf4是输出反馈电阻，电阻Rf1和Rf3阻值相同,电阻Rf2和Rf4阻值相同。电阻Ri1～Ri9是输入电阻，电阻Ri1～Ri9可以为阻值相等的电阻，也可以为阻值不等的电阻。相同电阻对工艺要求低，匹配度更高。通过控制开关SW1和SW2的状态，使两个运算放大器输出反馈电阻改变，从而改变信号的放大倍数。SW3～SW6的状态，使两个运算放大器输入电阻改变，从而改变信号的放大倍数。该放大电路100的输入阻抗高、输出阻抗低、增益可调范围大。

进一步地，放大电路100和传感器20可以周期性工作，其工作时序如图4所示。传感器20和运算放大器A1、A2的工作单独控制，其中，信号EN_SEN控制传感器的工作，信号EN_PA控制放大器工作。当EN_SEN为高电平时，传感器20供电，有感应信号输出。当EN_PA为高电平时，运算放大器A1、A2工作。EN_SEN信号包含EN_PA信号，即EN_SEN信号先于EN_PA信号打开但后于EN_PA信号关闭。通过控制工作时间，减小电流，从而降低功耗。

在其中一个实施例中，所述第一运算放大器A1和第二运算放大器A2结构相同，且均包括偏置电路和主运算放大结构。其中所述偏置电路用于在工作状态下产生两个偏置电压，主运算放大结构则根据所述两个偏置电压进行两级放大。

如图5所示，所述偏置电路具体可以包括MOS管M0～M6。其中：

MOS管M0：漏极连接电流源、栅极输入PDB信号、源极连接MOS管M1的漏极；

MOS管M1：漏极和栅极短接并连接MOS管M2的栅极、源极接地；

MOS管M2：漏极连接MOS管M4的漏极，连接点输出第一偏置电压；源极接地；

MOS管M3：漏极和栅极短接并连接MOS管M5的漏极，连接点输出第二偏置电压；源极接地；

MOS管M4：漏极和栅极短接；源极连接电压源；

MOS管M5：漏极和栅极短接；源极连接MOS管M6的漏极；

MOS管M6：栅极输入PD信号，源极连接电压源。

图5中，VDD代表电源，GND代表地，PDB是PD的反向信号，控制偏置电路的工作状态。PD为高电平，PDB为低电平时，电路不工作。PD为低电平时，电路产生两个偏置电压B1和B2。I0是基准电流，由外部提供。

如图6所示，所述主运算放大结构包括：MOS管M7～M16。图6所示的主运算放大结构中，偏置电压B1和B2由前述的偏置电路产生。IN和IP为输入端，并且IP为正端，OP为输出端。MOS管M7～M16组成两级放大。MOS管M7～M14构成第一级放大电路，MOS管M15～M16为第二级放大电路。C1是弥勒补偿电容，调节放大本身的稳定性。R1和C2是A1和A2组合成的差分放大器的共模补偿电路。

在其中一个实施例中，所述第一斩波电路和第二斩波电路结构相同。如图7所示，以第一斩波电路110为例，其设有第一输入端111、第二输入端112、第一输出端113以及第二输出端114，并包括第一开关SW7、第二开关SW8、第三开关SW9以及第四开关SW10。其中：所述第一开关SW7连接在第一输入端111和第一输出端113之间；所述第二开关SW8连接在第一输入端111和第二输出端114之间；所述第三开关SW9连接在第二输入端112和第一输出端113之间；所述第四开关SW10连接在第二输入端112和第二输出端114之间；且所述第一开关SW7和第四开关SW10由第一时钟控制开关，所述第二开关SW8和第三开关SW9由第二时钟控制开关；所述第一时钟和第二时钟为非交叠时钟。

SW7与SW10开关由第一时钟Φch1a控制，SW8与SW9开关由第二时钟Φch1b控制，时钟Φch1a时钟Φch1b为非交叠时钟，时序如图8。第一时钟Φch1a和第二时钟Φch1b的周期是EN_SEN信号和EN_PA信号的两倍，并且由CKP时钟产生。

在其中一个实施例中，所述低通滤波器包括两级无源RC网络和缓冲驱动电路。

如图9所示，所述低通滤波器设有第一输入端、第二输入端，并包括：第三运算放大器A3、第四运算放大器A4、电容C1～C10以及开关S1～S36。在所述低通滤波器的电路中：

第一输入端至第三运算放大器的反相输入端之间起依次连接开关S1、S7、S13、S19、S21、电容C8、开关S22、S29；第二输入端至第四运算放大器的反相输入端之间起依次连接开关S6、S12、S18、S20、S25、电容C10、开关S26、S32；其中开关S1和S7的公共端至开关S6和S12的公共端之间连接两条并联的支路：开关S2、电容C1、开关S4串联的支路以及开关S3、电容C2、开关S5串联的支路；开关S7和S13的公共端至开关S12和S18的公共端之间连接两条并联的支路：开关S8、电容C3、开关S10串联的支路以及开关S9、电容C4、开关S11串联的支路；开关S13和S19的公共端至开关S18和S20的公共端之间连接两条并联的支路：开关S14、电容C5、开关S16的串联支路以及开关S15、电容C6、开关S17的串联支路；开关S19和S21的公共端至开关S22和S29的公共端之间还依次连接开关S23、电容C7以及开关S24；开关S19和S21的公共端至第三运算放大器的输出端之间连接开关S31；开关S20和S25的公共端至开关S26和S32的公共端之间还依次连接开关S27、电容C9以及开关S28；开关S20和S25的公共端至第三运算放大器的输出端之间连接开关S34。

第三运算放大器的反相输入端和输出端之间连接开关S30；第四运算放大器的反相输入端和输出端之间连接开关S33；开关S22和S29的公共端至开关S26和S32的公共端之间还依次连接开关S36、S35，且开关S36和S35的公共端同时连接第三运算放大器和第四运算放大器的同相输入端。

其中，开关S1和S6由第一控制信号控制，开关S7和S12由第二控制信号控制，开关S13和S18由第三控制信号控制，开关S19和S20由第四控制信号控制，开关S29、S31、S32以及S34由第五控制信号控制，开关S36和S35由第六控制信号控制，开关S30和S33由第七控制信号控制；且第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第七控制信号在时序上依次使能，第五控制信号和第六控制信号互为反相信号。

图9所示电路中，电容C1～C4和开关S1～S12组成第一级，电容C5～C10和开关S13～S28组成第二级。电容C1～C2和开关S1～S7和S12决定第一级的等效电阻，电容C3～C4和开关S8～S11决定第一级滤波的电容。S1和S6的控制信号为Φ1，S7和S12的控制信号为Φ2，等效电阻的阻值反比Φ1和Φ2的频率。开关S2～S5控制开关电容的容值，当开关S2和S4闭合，则等效电阻的阻值反比C1；当开关S3和S5闭合，则等效电阻的阻值反比C2；当开关S2～S5闭合，则等效电阻的阻值反比C1加C2。当开关S8和S10闭合，电容C3为第一级滤波的电容；当开关S9和S11闭合，电容C4为第一级滤波的电容；当开关S8～S11闭合，电容C3与C4同时为第一级滤波的电容。

电容C5～C10和开关S13～S28组成第二级，电容C5～C6和开关S13～S20决定第二级的等效电阻，电容C7～C9和开关S21～S28决定第二级滤波的电容。S13和S18的控制信号为Φ3，S19和S20的控制信号为Φ4，等效电阻的阻值反比Φ3和Φ4的频率。开关S14～S17控制开关电容的容值，当开关S14和S16闭合，则等效电阻的阻值反比C5；当开关S15和S17闭合，则等效电阻的阻值反比C6；当开关S14～S17闭合，则等效电阻的阻值反比C3加C4。第二级的滤波电容需要为后面的放大器提供共模电压，所以要将电容C7～C10的一个极板充电到共模电平Vcom。控制S36和S35的开关的信号是Φ5B，当C7～C9充电时，电容的一个极板连接到Vcom。S21～S28工作原理与S8～S11相同，控制第二级滤波的电容大小，通过改变电容大小，调节滤波器的带宽。

S30和S33的控制信号为ΦR，S29、S31、S32和S34的控制信号为Φ5。EN代表运算放大器A3和A4的使能端，高电平代表放大电路工作，低电平代表放大电路不工作。所有控制信号均为高电平有效，除非特别指出。

上述控制信号的时序如图10所示。采用上述开关型电容的两级低通滤波电路，利用开关频率控制带宽，无需外接电电容，完全片内集成电容实现几十赫兹的低带宽，节省面积。

基于相同发明构思，以下提供一实施例的加速度信号处理方法。该方法基于包含加速度传感器和上述的前端电路的加速度计。并包括以下步骤S110～S120。

步骤S110：向所述加速度传感器输入第一控制信号。

步骤S120：向所述放大电路输入第二控制信号。

其中，所述第一控制信号、第二控制信号均为间歇性启动和关闭的时钟信号，且第一控制信号的启动周期覆盖第二控制信号的启动周期。

进一步地，当前端电路中的低通滤波电路包括缓冲驱动电路时，所述信号处理方法还可以包括：

步骤S130：向所述低通滤波电路的缓冲驱动电路输入第三控制信号。且第一控制信号的启动周期覆盖第三控制信号的启动周期。

上述方法，通过控制传感器、放大电路以及低通滤波电路均间歇性工作，可以显著降低功耗。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种加速度计的前端电路，用于连接加速度传感器以获取原始模拟信号，并对所述原始模拟信号进行前端处理，其特征在于，包括：

放大电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，并将所述原始模拟信号进行放大；

低通滤波电路，与所述放大电路连接，用于将放大后的原始模拟信号进行低通滤波处理以消除噪声；

其中，所述放大电路包括：

第一斩波电路，用于与加速度传感器连接，接收所述原始模拟信号，对原始模拟信号进行第一次斩波处理；

运算放大电路，与所述第一斩波电路连接，将第一斩波电路的输出信号进行放大处理；

第二斩波电路，与所述运算放大电路连接，将放大后的输出信号进行第二次斩波处理。

2.根据权利要求1所述的加速度计的前端电路，其特征在于，所述第一斩波电路和第二斩波电路结构相同，均设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，并包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；其中：

所述第一开关连接在第一输入端和第一输出端之间；

所述第二开关连接在第一输入端和第二输出端之间；

所述第三开关连接在第二输入端和第一输出端之间；

所述第四开关连接在第二输入端和第二输出端之间；

且所述第一开关和第四开关由第一时钟控制开关，所述第二开关和第三开关由第二时钟控制开关；所述第一时钟和第二时钟为非交叠时钟。

3.根据权利要求2所述的加速度计的前端电路，其特征在于，所述运算放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器以及电阻网络；

所述第一斩波电路的第一输出端与第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端与第二斩波电路的第一输入端连接；

所述第一斩波电路的第二输出端与第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与第二斩波电路的第二输入端连接；

所述第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的反相输入端之间、第一运算放大器的反相输入端与输出端之间、第二运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有受开关控制的电阻网络中的电阻；其中：

所述第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的反相输入端之间设有并联的固定电阻支路和受开关控制是否接入的活动电阻支路；

第一运算放大器的反相输入端与输出端之间串接第一电阻和第二电阻，且第一运算放大器的反相输入端还通过第一调阻开关连接第一电阻和第二电阻的公共端；

第二运算放大器的反相输入端与输出端之间串接第三电阻和第四电阻，且第二运算放大器的反相输入端还通过第二调阻开关连接第三电阻和第四电阻的公共端。

4.根据权利要求3所述的加速度计的前端电路，其特征在于，所述第一运算放大器和第二运算放大器结构相同，均包括：

偏置电路，用于在工作状态下产生两个偏置电压；

主运算放大结构，根据所述两个偏置电压进行两级放大。

5.根据权利要求4所述的加速度计的前端电路，其特征在于，所述偏置电路包括：MOS管M0～M6；其中：

MOS管M0：漏极连接电流源、栅极输入PDB信号、源极连接MOS管M1的漏极；

MOS管M1：漏极和栅极短接并连接MOS管M2的栅极、源极接地；

MOS管M2：漏极连接MOS管M4的漏极，连接点输出第一偏置电压；源极接地；

MOS管M3：漏极和栅极短接并连接MOS管M5的漏极，连接点输出第二偏置电压；源极接地；

MOS管M4：漏极和栅极短接；源极连接电压源；

MOS管M5：漏极和栅极短接；源极连接MOS管M6的漏极；

MOS管M6：栅极输入PD信号，源极连接电压源。

6.根据权利要求5所述的加速度计的前端电路，其特征在于，所述主运算放大结构包括两级放大电路。

7.根据权利要求1所述的加速度计的前端电路，其特征在于，所述低通滤波器包括两级无源RC网络和缓冲驱动电路。

8.根据权利要求7所述的加速度计的前端电路，其特征在于，所述低通滤波器设有第一输入端、第二输入端，并包括：第三运算放大器、第四运算放大器、电容C1～C10以及开关S1～S36；

第一输入端至第三运算放大器的反相输入端之间起依次连接开关S1、S7、S13、S19、S21、电容C8、开关S22、S29；

第二输入端至第四运算放大器的反相输入端之间起依次连接开关S6、S12、S18、S20、S25、电容C10、开关S26、S32；

其中开关S1和S7的公共端至开关S6和S12的公共端之间连接两条并联的支路：开关S2、电容C1、开关S4串联的支路以及开关S3、电容C2、开关S5串联的支路；

开关S7和S13的公共端至开关S12和S18的公共端之间连接两条并联的支路：开关S8、电容C3、开关S10串联的支路以及开关S9、电容C4、开关S11串联的支路；

开关S13和S19的公共端至开关S18和S20的公共端之间连接两条并联的支路：开关S14、电容C5、开关S16的串联支路以及开关S15、电容C6、开关S17的串联支路；

开关S19和S21的公共端至开关S22和S29的公共端之间还依次连接开关S23、电容C7以及开关S24；开关S19和S21的公共端至第三运算放大器的输出端之间连接开关S31；

开关S20和S25的公共端至开关S26和S32的公共端之间还依次连接开关S27、电容C9以及开关S28；开关S20和S25的公共端至第三运算放大器的输出端之间连接开关S34；

第三运算放大器的反相输入端和输出端之间连接开关S30；第四运算放大器的反相输入端和输出端之间连接开关S33；

开关S22和S29的公共端至开关S26和S32的公共端之间还依次连接开关S36、S35，且开关S36和S35的公共端同时连接第三运算放大器和第四运算放大器的同相输入端；

其中，开关S1和S6由第一控制信号控制，开关S7和S12由第二控制信号控制，开关S13和S18由第三控制信号控制，开关S19和S20由第四控制信号控制，开关S29、S31、S32以及S34由第五控制信号控制，开关S36和S35由第六控制信号控制，开关S30和S33由第七控制信号控制；且第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第七控制信号在时序上依次使能，第五控制信号和第六控制信号互为反相信号。

9.一种加速度信号处理方法，基于包含加速度传感器和权利要求1～8任一项所述的前端电路的加速度计，包括：

向所述加速度传感器输入第一控制信号；

向所述放大电路输入第二控制信号；

其中，所述第一控制信号、第二控制信号均为间歇性启动和关闭的时钟信号，且第一控制信号的启动周期覆盖第二控制信号的启动周期。

10.一种加速度信号处理方法，基于包含加速度传感器和权利要求7～8任一项所述的前端电路的加速度计，包括：

向所述加速度传感器输入第一控制信号；

向所述放大电路输入第二控制信号；

向所述低通滤波电路的缓冲驱动电路输入第三控制信号；

其中，所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号均为间歇性启动和关闭的时钟信号，且第一控制信号的启动周期覆盖第二控制信号和第三控制信号的启动周期。