CN111561958A - Mems传感器检测装置以及mems传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MEMS传感器检测装置以及MEMS传感器系统，所述MEMS传感器检测装置包括前置放大器、环路滤波器以及反馈电路，还包括设置在所述前置放大器之后的HL型滤波器，所述前置放大器、所述环路滤波器以及所述HL型滤波器串联；所述HL型滤波器对低频段信号具有高通滤波功能，所述HL型滤波器对高频段信号具有低通滤波功能。本发明提供的MEMS传感器检测装置以及MEMS传感器系统，能够有效改善MEMS传感器低频噪声性能，提高系统精度，拓宽MEMS传感器系统带宽。

Description

MEMS传感器检测装置以及MEMS传感器系统

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体涉及一种MEMS传感器检测装置以及MEMS传感器系统。

背景技术

在人工智能、自动驾驶、惯性导航以及物联网的进一步发展之下，信号检测显得尤为重要，而与信号检测息息相关的传感器技术也得到了迅速发展。特别是物联网的发展，使得传感器产品需求大幅度增加，重心也逐渐转向技术含量较高的微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems)传感器领域。微机电系统是利用传统的半导体工艺和材料，集微传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统，具有体积小、成本低、集成化等优点。

图1是现有的一种MEMS传感器系统的电路结构示意图，所述MEMS传感器系统采用模拟闭环负反馈架构，包括MEMS传感器10以及所述MEMS传感器10的检测装置，其中，所述检测装置包括前置放大器11、环路滤波器12以及反馈电路13。具体地，所述MEMS传感器10用于将压力、加速度以及流量等被测物理量转换为微弱的电信号输出；所述前置放大器11用于对所述MEMS传感器10的输出信号进行放大处理；所述环路滤波器12用于对所述前置放大器11的输出信号进行环路滤波处理，以输出检测电压，即所述环路滤波器12的输出端作为所述检测装置的输出端output；所述反馈电路13用于根据所述检测电压产生与所述检测电压成比例的反馈电压，以向所述MEMS传感器10提供反馈静电力，所述反馈静电力使得所述MEMS传感器10中的检测质量块始终保持在平衡位置处进行小范围波动。

图1所示的MEMS传感器系统存在低频噪声较大的问题，限制了MEMS传感器系统可使用带宽，比如低频0～10Hz应用等。在地震勘探等应用中，需要高精度与高灵敏度的MEMS传感器系统，应用上述结构的传感器系统不能满足要求。

发明内容

本发明所要解决的是现有的MEMS传感器系统低频噪声较大无法满足高精度与高灵敏度应用需求的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种MEMS传感器检测装置，包括前置放大器、环路滤波器以及反馈电路，还包括设置在所述前置放大器之后的HL型滤波器，所述前置放大器、所述环路滤波器以及所述HL型滤波器串联；

所述HL型滤波器对低频段信号具有高通滤波功能，所述HL型滤波器对高频段信号具有低通滤波功能。

可选的，所述HL型滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及第一运算放大器；

所述第一电阻的一端连接所述第一电容的一端并作为所述HL型滤波器的输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第一电容的另一端、所述第二电阻的一端、所述第二电容的一端以及所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二电阻的另一端和所述第二电容的另一端并作为所述HL型滤波器的输出端。

可选的，所述MEMS传感器检测装置还包括设置在所述前置放大器之后的共模失调抵消器，所述前置放大器、所述环路滤波器、所述HL型滤波器以及所述共模失调抵消器串联；

所述共模失调抵消器用于消除所述前置放大器接收的正参考电压和负参考电压之间的共模电压偏差。

可选的，所述共模失调抵消器包括选择电路、二阶带通滤波器以及加法器；

所述选择电路用于在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时选择所述正参考电压输出，在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时选择所述负参考电压输出；

所述二阶带通滤波器用于对所述选择电路输出的电压信号进行二阶带通滤波处理；

所述加法器用于对所述二阶带通滤波器输出的电压信号和所述共模失调抵消器接收的电压信号进行相加处理。

可选的，所述选择电路包括第一开关和第二开关；

所述第一开关的一端用于接收所述负参考电压，所述第二开关的一端用于接收所述正参考电压，所述第一开关的另一端连接所述第二开关的另一端并作为所述选择电路的输出端；

所述第一开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时导通，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时断开；

所述第二开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时断开，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时导通。

可选的，所述二阶带通滤波器包括第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容以及第二运算放大器；

所述第三电容的一端连接所述选择电路的输出端，所述第三电容的另一端连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电容的一端、所述第四电阻的一端以及所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端接地，所述第二运算放大器的输出端连接所述第四电容的另一端和所述第四电阻的另一端并作为所述二阶带通滤波器的输出端。

可选的，所述加法器包括第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第三运算放大器；

所述第五电阻的一端连接所述二阶带通滤波器的输出端，所述第六电阻的一端作为所述共模失调抵消器的输入端，所述第五电阻的另一端连接所述第七电阻的一端、所述第六电阻的另一端以及所述第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的同相输入端接地，所述第三运算放大器的输出端连接所述第七电阻的另一端并作为所述共模失调抵消器的输出端。

可选的，所述前置放大器用于对MEMS传感器输出的电压信号进行放大处理；

所述环路滤波器用于对其接收的电压信号进行环路滤波处理；

所述反馈电路用于根据所述MEMS传感器检测装置输出的检测电压产生与所述检测电压成比例的反馈电压，以向所述MEMS传感器提供反馈静电力。

可选的，所述前置放大器包括第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第十开关、第五电容以及第四运算放大器；

所述第三开关的一端和所述第五开关的一端用于接收负参考电压，所述第四开关的一端和所述第六开关的一端用于接收正参考电压，所述第三开关的另一端和所述第四开关的另一端连接MEMS传感器的一个固定电极，所述第五开关的另一端和所述第六开关的另一端连接所述MEMS传感器的另一个固定电极；

所述第七开关的一端连接所述MEMS传感器的中间电极，所述第七开关的另一端连接连接所述第四运算放大器的反相输入端、所述第八开关的一端以及所述第五电容的一端，所述第四运算放大器的同相输入端接地，所述第四运算放大器的输出端连接所述第八开关的另一端和所述第九开关的一端并作为所述前置放大器的输出端，所述第五电容的另一端连接所述第九开关的另一端和所述第十开关的一端，所述第十开关的另一端接地；

所述第四开关、所述第五开关、所述第八开关以及所述第十开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时导通，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时断开；

所述第三开关、所述第六开关、所述第七开关以及所述第九开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时断开，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时导通。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种MEMS传感器系统，包括MEMS传感器，还包括上述MEMS传感器检测装置。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的MEMS传感器检测装置以及MEMS传感器系统，通过在所述MEMS传感器检测装置中设置与前置放大器和环路滤波器串联的HL型滤波器，由于所述HL型滤波器对低频段信号具有高通滤波功能，对高频段信号具有低通滤波功能，因而所述HL型滤波器能够压制低频1/f噪声，有效改善MEMS传感器低频噪声性能，从而提高系统精度，拓宽MEMS传感器系统带宽。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是现有的一种MEMS传感器系统的电路结构示意图；

图2是本发明一种实施例的MEMS传感器系统的电路结构示意图；

图3是本发明另一种实施例的MEMS传感器系统的电路结构示意图；

图4是本发明实施例的HL型滤波器的电路图；

图5是本发明实施例的HL型滤波器的频率响应图；

图6是采用本发明实施例的HL型滤波器改善1/f噪声的效果示意图；

图7是本发明又一种实施例的MEMS传感器系统的电路结构示意图；

图8是本发明又一种实施例的MEMS传感器系统的电路结构示意图；

图9是本发明再一种实施例的MEMS传感器系统的电路结构示意图；

图10是本发明实施例的共模失调抵消器的电路图；

图11是本发明实施例的前置放大器的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种MEMS传感器系统以及MEMS传感器检测装置，图2是所述MEMS传感器系统的电路结构示意图。所述MEMS传感器系统包括MEMS传感器10以及所述MEMS传感器检测装置，所述MEMS传感器检测装置包括前置放大器11、环路滤波器12、反馈电路13以及HL型滤波器14。

具体地，所述MEMS传感器10用于将压力、加速度以及流量等被测物理量转换为微弱的电信号输出。例如，所述MEMS传感器10可以为电容式MEMS加速度传感器，所述电容式MEMS加速度传感器用于将加速度转换为微弱的电信号输出。在电容式MEMS加速度传感器中，可运动的质量块构成了可变电容的一个可动电极。当质量块受加速度作用而产生位移时，由固定电极和可动电极之间构成的电容量发生变化，将这种变化量用所述检测装置检测出来就可测量加速度的大小。所述前置放大器11由运算放大器以及一些其他元器件构成，用于对所述MEMS传感器10输出的电压信号进行放大处理，其可以为相关双采样电路或者自动归零电路等前置放大电路。所述环路滤波器12设置在所述前置放大器11之后，用于对所述环路滤波器12接收的电压信号进行环路滤波处理。所述反馈电路13用于根据所述MEMS传感器检测装置输出的检测电压产生与所述检测电压成比例的反馈电压，即所述反馈电路13的输入端连接所述MEMS传感器检测装置的输出端output，所述反馈电路13的输出端连接所述MEMS传感器10，以向所述MEMS传感器10提供反馈静电力，所述反馈静电力使得所述MEMS传感器10中的检测质量块始终保持在平衡位置处进行小范围波动。

所述HL型滤波器14设置在所述前置放大器11之后，所述前置放大器11、所述环路滤波器12以及所述HL型滤波器14串联。所述HL型滤波器14可以设置在所述前置放大器11和所述环路滤波器12之间，如图2所示，所述前置放大器11、所述HL型滤波器14以及所述环路滤波器12依次串联，即所述HL型滤波器14的输入端连接所述前置放大器11的输出端，所述HL型滤波器14的输出端连接所述环路滤波器12的输入端，所述环路滤波器12的输出端作为所述MEMS传感器检测装置的输出端output。

所述HL型滤波器14也可以设置在所述环路滤波器12之后，如图3所示，所述前置放大器11、所述环路滤波器12以及所述HL型滤波器14依次串联，即所述环路滤波器12的输入端连接所述前置放大器11的输出端，所述环路滤波器12的输出端连接所述HL型滤波器14的输入端，所述HL型滤波器14的输出端作为所述MEMS传感器检测装置的输出端output。

所述HL型滤波器14对低频段信号具有高通滤波功能，对高频段信号具有低通滤波功能。本发明实施例提供的MEMS传感器检测装置以及MEMS传感器系统，通过增加所述HL型滤波器14，设置合理的滤波拐点，如2Hz、0.5Hz、0.05Hz等，能够有效去掉1/f噪声等低频噪声，提高系统低频段精度，从而提高系统精度，拓宽MEMS传感器系统带宽。与现有MEMS传感器系统的频带为10Hz～300Hz相比，本发明实施例通过设置所述HL型滤波器14，系统带宽提升至0Hz～300Hz。

本发明实施例还提供所述HL型滤波器14的一种具体电路，图4是所述HL型滤波器14的电路图，所述HL型滤波器14包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2以及第一运算放大器OPA1。

所述第一电阻R1的一端连接所述第一电容C1的一端并作为所述HL型滤波器14的输入端，所述第一电阻R1的另一端连接所述第一电容C1的另一端、所述第二电阻R2的一端、所述第二电容C2的一端以及所述第一运算放大器OPA1的反相输入端，所述第一运算放大器OPA1的同相输入端接地，所述第一运算放大器OPA1的输出端连接所述第二电阻R2的另一端和所述第二电容C2的另一端并作为所述HL型滤波器14的输出端。

所述HL型滤波器14的输入端的电压信号V1到所述HL型滤波器14的输出端的电压信号V2的传递函数为：

其中，R₁为所述第一电阻R1的电阻值，R₂为所述第二电阻R2的电阻值，C₁为所述第一电容C1的电容值，C₂为所述第二电容C2的电容值。

图5是所述HL型滤波器14的频率响应图。所述HL型滤波器14低频段具有高通滤波器功能，通过设置所述第一电阻R1的电阻值、所述第二电阻R2的电阻值、所述第一电容C1的电容值以及所述第二电容C2的电容值，可将所述HL型滤波器14的拐点频率设置为0.5Hz、1Hz、3Hz等。所述HL型滤波器14低频段相位从-180°变为-100°后又回到-180°，确保了系统频带内延时一致性。所述HL型滤波器14中频段具有带通滤波器功能，高频段具有低通滤波器功能。高频截止频率比较高，确保了系统延时足够小，满足系统稳定性要求。图6是采用所述HL型滤波器14改善1/f噪声的效果示意图，设置所述HL型滤波器14后，有效降低了1/f等低频段噪声水平，明显改善了系统低频段噪声性能，有效地拓宽了MEMS传感器系统频带。

参考图7至图9，在一种可选实现方式中，所述MEMS传感器检测装置还包括共模失调抵消器15。所述共模失调抵消器15设置在所述前置放大器11之后，所述前置放大器11、所述环路滤波器12、所述HL型滤波器14以及所述共模失调抵消器15串联。

所述共模失调抵消器15可以设置在所述前置放大器11和所述HL型滤波器14之间，如图7所示，所述前置放大器11、所述共模失调抵消器15、所述HL型滤波器14以及所述环路滤波器12依次串联，即所述共模失调抵消器15的输入端连接所述前置放大器11的输出端，所述共模失调抵消器15的输出端连接所述HL型滤波器14的输入端，所述HL型滤波器14的输出端连接所述环路滤波器12的输入端，所述环路滤波器12的输出端作为所述MEMS传感器检测装置的输出端output。

所述共模失调抵消器15也可以设置在所述HL型滤波器14和所述环路滤波器12之间，如图8所示，所述前置放大器11、所述HL型滤波器14、所述共模失调抵消器15以及所述环路滤波器12依次串联，即所述HL型滤波器14的输入端连接所述前置放大器11的输出端，所述HL型滤波器14的输出端连接所述共模失调抵消器15的输入端，所述共模失调抵消器15的输出端连接所述环路滤波器12的输入端，所述环路滤波器12的输出端作为所述MEMS传感器检测装置的输出端output。

所述共模失调抵消器15还可以设置在所述环路滤波器12之后，如图9所示，所述前置放大器11、所述HL型滤波器14、所述环路滤波器12以及所述共模失调抵消器15依次串联，即所述HL型滤波器14的输入端连接所述前置放大器11的输出端，所述HL型滤波器14的输出端连接所述环路滤波器12的输入端，所述环路滤波器12的输出端连接所述共模失调抵消器15的输入端，所述共模失调抵消器15的输出端作为所述MEMS传感器检测装置的输出端output。

当然，所述共模失调抵消器15的位置并不限于上述三种方式，只要是设置在所述前置放大器11之后，与所述HL型滤波器14和所述环路滤波器12串联即可。所述共模失调抵消器15用于消除所述前置放大器11接收的正参考电压和负参考电压之间的共模电压偏差，以提高系统精度。

本发明实施例还提供所述共模失调抵消器15的一种具体电路，图10是所述共模失调抵消器15的电路图，所述共模失调抵消器15包括选择电路21、二阶带通滤波器22以及加法器23。

所述选择电路21用于在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时选择所述正参考电压VP输出，在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时选择所述负参考电压VN输出。所述MEMS传感器检测装置的一个工作周期可以划分为清零阶段、读出阶段以及反馈阶段三个工作阶段：工作于清零阶段时，对失调电压和输入端噪声进行存储；工作于读出阶段时，从读出信号中减掉所述失调电压和所述输入端噪声，读出与外界传感信号成比例的信号工作于反馈阶段时，将所述输出端output的信号反馈至所述MEMS传感器10。

在一种可选实现方式中，所述选择电路21包括第一开关SW1和第二开关SW2。所述第一开关SW1的一端用于接收所述负参考电压VN，所述第二开关SW2的一端用于接收所述正参考电压VP，所述第一开关SW1的另一端连接所述第二开关SW2的另一端并作为所述选择电路21的输出端。所述第一开关SW1在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时导通，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时断开；所述第二开关SW2在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时断开，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时导通。

所述二阶带通滤波器22用于对所述选择电路21输出的电压信号进行二阶带通滤波处理。在一种可选实现方式中，所述二阶带通滤波器22包括第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4以及第二运算放大器OPA2。所述第三电容C3的一端连接所述选择电路21的输出端，所述第三电容C3的另一端连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接所述第四电容C4的一端、所述第四电阻R4的一端以及所述第二运算放大器OPA2的反相输入端，所述第二运算放大器OPA2的同相输入端接地，所述第二运算放大器OPA2的输出端连接所述第四电容C4的另一端和所述第四电阻R4的另一端并作为所述二阶带通滤波器22的输出端。

所述加法器23用于对所述二阶带通滤波器22输出的电压信号和所述共模失调抵消器15接收的电压信号进行相加处理。如图7所示，若所述共模失调抵消器15的输入端连接所述前置放大器11的输出端，则所述共模失调抵消器15接收的电压信号为所述前置放大器11输出的电压信号；如图8所示，若所述共模失调抵消器15的输入端连接所述HL型滤波器14的输出端，则所述共模失调抵消器15接收的电压信号为所述HL型滤波器14输出的电压信号；如图9所示，若所述共模失调抵消器15的输入端连接所述环路滤波器12的输出端，则所述共模失调抵消器15接收的电压信号为所述环路滤波器12输出的电压信号。

在一种可选实现方式中，所述加法器23包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第三运算放大器OPA3。所述第五电阻R5的一端连接所述二阶带通滤波器22的输出端，所述第六电阻R6的一端作为所述共模失调抵消器15的输入端，所述第五电阻R5的另一端连接所述第七电阻R7的一端、所述第六电阻R6的另一端以及所述第三运算放大器OPA3的反相输入端，所述第三运算放大器OPA3的同相输入端接地，所述第三运算放大器OPA3的输出端连接所述第七电阻R7的另一端并作为所述共模失调抵消器15的输出端。

以所述前置放大器11为相关双采样电路为例，图11是所述前置放大器11的电路图。所述前置放大器11包括第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5、第六开关SW6、第七开关SW7、第八开关SW8、第九开关SW9、第十开关SW10、第五电容C5以及第四运算放大器OPA4。

所述第三开关SW3的一端和所述第五开关SW5的一端用于接收所述负参考电压VN，所述第四开关SW4的一端和所述第六开关SW6的一端用于接收所述正参考电压VP，所述第三开关SW3的另一端和所述第四开关SW4的另一端连接所述MEMS传感器10的一个固定电极，所述第五开关SW5的另一端和所述第六开关SW6的另一端连接所述MEMS传感器10的另一个固定电极。

所述第七开关SW7的一端连接所述MEMS传感器10的中间电极，所述第七开关SW7的另一端连接连接所述第四运算放大器OPA4的反相输入端、所述第八开关SW8的一端以及所述第五电容C5的一端，所述第四运算放大器OPA4的同相输入端接地，所述第四运算放大器OPA4的输出端连接所述第八开关SW8的另一端和所述第九开关SW9的一端并作为所述前置放大器11的输出端，所述第五电容C5的另一端连接所述第九开关SW9的另一端和所述第十开关SW10的一端，所述第十开关SW10的另一端接地。

所述第四开关SW4、所述第五开关SW5、所述第八开关SW8以及所述第十开关SW10在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时导通，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时断开。所述第三开关SW3、所述第六开关SW6、所述第七开关SW7以及所述第九开关SW9在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时断开，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时导通。

以所述共模失调抵消器15的输入端连接所述前置放大器11的输出端为例，假定所述第四运算放大器OPA4为理想放大器，即不存在输入失调电压，根据“虚短”与“虚断”原理，有：

Q_t(ph1)＝V_P×C_t (1)

Q_t(ph2)＝V_N×C_t (2)

Q_b(ph1)＝V_N×C_b (3)

Q_b(ph2)＝V_P×C_b (4)

Q_f(ph1)＝0×C_f＝0 (5)

Q_f(ph2)＝V_x×C_f (6)

其中，Q_t(ph1)为清零阶段所述MEMS传感器10的上中极板存储的电荷值，V_P为所述正参考电压的电压值，C_t为所述MEMS传感器10的上中极板间的电容值，Q_t(ph2)为读出阶段所述MEMS传感器10的上中极板存储的电荷值，V_N为所述负参考电压的电压值，Q_b(ph1)为清零阶段所述MEMS传感器10的下中极板存储的电荷值，C_b为所述MEMS传感器10的下中极板间的电容值，Q_b(ph2)为读出阶段所述MEMS传感器10的下中极板存储的电荷值，Q_f(ph1)为清零阶段所述第五电容C5存储的电荷值，C_f为所述第五电容C5的电容值，Q_f(ph2)为读出阶段所述第五电容C5存储的电荷值，V_x为所述前置放大器11输出端的电压值。

由电荷守恒定理可以得到清零阶段与读出阶段所述第五电容C5存储的电荷值变化为：

把式(6)代入式(7)可以得到：

当所述第四运算放大器OPA4的正端接共模电压时，则有：

其中，V_com为所述共模电压的电压值，

则式(9)可以写成：

在感兴趣的带宽内，设定所述第一开关SW1与所述第二开关SW2导通时间相等，一个周期内输出直流等效电压可以近似为：

其中，V_y为所述二阶带通滤波器22输出端的电压值，所述加法器23输出端的电压值V_z为：

其中，r5为所述第五电阻R5的电阻值，r6为所述第六电阻R6的电阻值，r7为所述第七电阻R7的电阻值。当r5＝r6时，式(12)可以写成：

将式(10)和式(11)代入式(13)，可以得到：

可以看出，系统共模电压偏差等直流电压偏差得到消除，所述共模失调抵消器15能够有效消除直流电压偏差对系统噪声的影响，提高系统精度。在上述描述中，是以所述前置放大器11为单端输入的前置放大器说明增加所述共模失调抵消器15的效果，对于全差分的前置放大器，上述分析过程也是适用的，本发明实施例对此不进行限定。

需要说明的是，所述环路滤波器12和所述反馈电路13的具体电路结构并非本发明实施例的改进点，所述环路滤波器12和所述反馈电路13可采用现有的电路结构实现，因而本实施例不再对所述环路滤波器12和所述反馈电路13的具体电路结构进行详细的描述。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MEMS传感器检测装置，包括前置放大器、环路滤波器以及反馈电路，其特征在于，还包括设置在所述前置放大器之后的HL型滤波器，所述前置放大器、所述环路滤波器以及所述HL型滤波器串联；

所述HL型滤波器对低频段信号具有高通滤波功能，所述HL型滤波器对高频段信号具有低通滤波功能。

2.根据权利要求1所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，所述HL型滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及第一运算放大器；

所述第一电阻的一端连接所述第一电容的一端并作为所述HL型滤波器的输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第一电容的另一端、所述第二电阻的一端、所述第二电容的一端以及所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二电阻的另一端和所述第二电容的另一端并作为所述HL型滤波器的输出端。

3.根据权利要求1所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，还包括设置在所述前置放大器之后的共模失调抵消器，所述前置放大器、所述环路滤波器、所述HL型滤波器以及所述共模失调抵消器串联；

所述共模失调抵消器用于消除所述前置放大器接收的正参考电压和负参考电压之间的共模电压偏差。

4.根据权利要求3所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，所述共模失调抵消器包括选择电路、二阶带通滤波器以及加法器；

所述选择电路用于在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时选择所述正参考电压输出，在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时选择所述负参考电压输出；

所述二阶带通滤波器用于对所述选择电路输出的电压信号进行二阶带通滤波处理；

所述加法器用于对所述二阶带通滤波器输出的电压信号和所述共模失调抵消器接收的电压信号进行相加处理。

5.根据权利要求4所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，所述选择电路包括第一开关和第二开关；

所述第一开关的一端用于接收所述负参考电压，所述第二开关的一端用于接收所述正参考电压，所述第一开关的另一端连接所述第二开关的另一端并作为所述选择电路的输出端；

所述第一开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时导通，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时断开；

所述第二开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时断开，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时导通。

6.根据权利要求4所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，所述二阶带通滤波器包括第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容以及第二运算放大器；

所述第三电容的一端连接所述选择电路的输出端，所述第三电容的另一端连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电容的一端、所述第四电阻的一端以及所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端接地，所述第二运算放大器的输出端连接所述第四电容的另一端和所述第四电阻的另一端并作为所述二阶带通滤波器的输出端。

7.根据权利要求4所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，所述加法器包括第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第三运算放大器；

所述第五电阻的一端连接所述二阶带通滤波器的输出端，所述第六电阻的一端作为所述共模失调抵消器的输入端，所述第五电阻的另一端连接所述第七电阻的一端、所述第六电阻的另一端以及所述第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的同相输入端接地，所述第三运算放大器的输出端连接所述第七电阻的另一端并作为所述共模失调抵消器的输出端。

8.根据权利要求1至7任一项所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，所述前置放大器用于对MEMS传感器输出的电压信号进行放大处理；

所述环路滤波器用于对其接收的电压信号进行环路滤波处理；

所述反馈电路用于根据所述MEMS传感器检测装置输出的检测电压产生与所述检测电压成比例的反馈电压，以向所述MEMS传感器提供反馈静电力。

9.根据权利要求8所述的MEMS传感器检测装置，其特征在于，所述前置放大器包括第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第十开关、第五电容以及第四运算放大器；

所述第三开关的一端和所述第五开关的一端用于接收负参考电压，所述第四开关的一端和所述第六开关的一端用于接收正参考电压，所述第三开关的另一端和所述第四开关的另一端连接MEMS传感器的一个固定电极，所述第五开关的另一端和所述第六开关的另一端连接所述MEMS传感器的另一个固定电极；

所述第七开关的一端连接所述MEMS传感器的中间电极，所述第七开关的另一端连接连接所述第四运算放大器的反相输入端、所述第八开关的一端以及所述第五电容的一端，所述第四运算放大器的同相输入端接地，所述第四运算放大器的输出端连接所述第八开关的另一端和所述第九开关的一端并作为所述前置放大器的输出端，所述第五电容的另一端连接所述第九开关的另一端和所述第十开关的一端，所述第十开关的另一端接地；

所述第四开关、所述第五开关、所述第八开关以及所述第十开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时导通，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时断开；

所述第三开关、所述第六开关、所述第七开关以及所述第九开关在所述MEMS传感器检测装置工作于读出阶段时断开，在所述MEMS传感器检测装置工作于清零阶段和反馈阶段时导通。

10.一种MEMS传感器系统，包括MEMS传感器，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述的MEMS传感器检测装置。

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