CN115667941A - 自测信号和线性加速度信号的实时隔离 - Google Patents

Abstract

MEMS加速度计包括响应于感测到的线性加速度而同相移动的检验质块。自测驱动电路系统将异相移动赋予到检验质块上。将检验质块的响应于线性加速度和自测移动的运动感测为公共感测电极上的感测信号。处理电路系统提取出与由线性加速度引起的同相移动对应的线性加速度信号和与由自测驱动信号引起的异相移动对应的自测信号。

Description

自测信号和线性加速度信号的实时隔离

背景技术

诸如智能手机、智能手表、平板电脑、汽车、空中无人机、电器、飞行器、锻炼辅助装置和游戏控制器之类的许多物品在其运行期间使用传感器(例如，运动传感器、压力传感器、温度传感器等)。在商业应用中，诸如加速度计和陀螺仪之类的微机电(MEMS)传感器捕获复杂的移动并确定方位或方向。例如，智能手机被配备有加速度计和陀螺仪，以了解智能手机的移动、补充依赖全球定位系统(GPS)信息的导航系统、以及执行许多其他功能。可穿戴装置和物联网(IoT)装置不断地测量人、动物或电子装置的移动和其他特性。在另一示例中，无人机和飞行器基于陀螺仪测量(例如，横滚、纵摇和偏航)来确定方位，以及所有类型的车辆实施辅助驾驶以改善安全性(例如，识别打滑或翻滚情况)。

诸如MEMS加速度计之类的MEMS传感器表现出某些灵敏度，当不加以有效地解决时，这些灵敏度劣化感测运行的质量，并且随着时间的推移更是如此。制造公差、机械产品磨损和运行电子漂移导致不精确的感应检测。在传感器制造以及安装在最终使用产品内期间，传感器可能遭受引起灵敏度误差效应的产品应力和变形。例如，诸如加速度计之类的基于电容的MEMS传感器可能遭受随着时间的推移的感测电路增益变化和感测电容器间隙变化。为了防止这些问题，制造商试图补偿与理想的或设计的灵敏度的偏差。例如，制造自测程序，通过向传感器施加惯性力或向传感器检验质块施加静电力并测量违背预期结果的响应传感器行为来模拟真实世界运行。然后制造商有机会来调整灵敏度偏差。

在一些情况下，通过实时监测来测试加速度计产品的不希望的灵敏度变化。实时监测MEMS加速度计灵敏度变化的方式之一是通过施加被设计为引起MEMS加速度计的检验质块部件相对于感测电极的预期物理移动的自测信号，以及测量检验质块加速度响应。自测程序尝试模拟响应于加速度的移动。

发明内容

一种微机电(MEMS)加速度计，包括第一检验质块、第二检验质块、第一电极和第二电极。第一电极被定位成与第一检验质块相邻以感测第一检验质块的响应于沿第一轴的线性加速度而沿第一轴的移动。第二电极被定位成与第二检验质块相邻以感测第二检验质块的沿第一轴的移动。第一检验质块和第二检验质块响应于沿第一轴的线性加速度而沿第一轴同相移动。自测驱动电路系统耦合到第一检验质块和第二检验质块。自测驱动电路系统被配置为使第一检验质块和第二检验质块沿第一轴异相移动。处理电路系统耦合到第一电极和第二电极且被配置为接收感测信号并从感测信号中提取与检验质块的异相移动对应的自测信号和与检验质块的同相移动对应的线性加速度信号。

一种自测微机电(MEMS)加速度计的方法，包括将处于第一极性的自测驱动信号施加到第一检验质块，和将处于第二极性的自测驱动信号施加到第二检验质块。自测驱动信号的第一极性与自测驱动信号的第二极性相反。将第一极性的自测驱动信号施加到第一检验质块和将第二极性的自测驱动信号施加到第二检验质块引起第一检验质块和第二检验质块沿第一轴异相移动。该方法还包括检测包括线性加速度信号和自测感测信号的感测信号。线性加速度信号对应于第一检验质块和第二检验质块的同相移动，而自测感测信号对应于第一检验质块和第二检验质块的异相移动。从感测信号中提取自测感测信号和线性加速度信号。

附图说明

在结合附图考虑以下详细描述后，本公开的上述和其他特征、其性质和各种优点将更加清楚，其中：

图1描绘了根据本公开的至少一些实施例的示例性运动感测系统；

图2描绘了根据本公开的至少一些实施例的平面外MEMS加速度计的检验质块的示例性移动；

图3A-图3D描绘了根据本公开的至少一些实施例的用于平面内MEMS加速度计的示例性MEMS加速度计检验质块配置；

图4A描绘了根据本公开的至少一些实施例的具有同相自测的示例性MEMS加速度计自测响应的图形表示；

图4B描绘了根据本公开的至少一些实施例的具有异相自测的示例性MEMS加速度计自测响应的图形表示；

图5描绘了根据本公开的至少一些实施例的示例性自测和感测电路系统；

图6描绘了根据本公开的至少一些实施例的当没有力施加到MEMS加速度计检验质块时在自测和感测电路系统的不同级处的示例性信号；

图7描绘了根据本公开的至少一些实施例的响应于施加到MEMS加速度计检验质块的线性加速度的在自测和感测电路系统的不同级处的示例性信号；

图8描绘了根据本公开的至少一些实施例的响应于施加到MEMS加速度计检验质块的异相自测力的在自测和感测电路系统的不同级处的示例性信号；

图9描绘了根据本公开的至少一些实施例的响应于施加到MEMS加速度计检验质块的线性加速度和异相自测力两者的在自测和感测电路系统的不同级处的示例性信号；和

图10图示了根据本公开的至少一些实施例的示例性MEMS加速度计自测过程的步骤。

具体实施方式

在诸如汽车工业之类的一些应用中，消费者安全要求鼓励在整个产品生命周期内保持对严格产品规范的遵守。实时地并在装置现场运行期间监测MEMS传感器装置的传感器产品灵敏度变化，以识别运行中的变化和根据这些变化提供后续的补偿或调整。这种监测还允许在整个产品生命周期中持续报告产品的运行状况。诸如部件位移或磨损之类的产品性能劣化的通知提供了对部件运行进行调整或补偿的机会。根据一些实施例和方法，公开了一种用于监测和补偿现场MEMS传感器装置的灵敏度变化的实时、功率高效且稳健的方法。

MEMS传感器装置可以是基于电容的MEMS传感器，诸如但不限于MEMS加速度计。通过实施抗振自测处理电路系统，MEMS传感器装置的性能在装置的整个生命周期内被保持和改善。此外，处理电路系统改善了MEMS传感器装置在装置生命周期内的功能安全性。

在一些实施例中，实施自测机制以通过测量对施加的静电力的幅度响应来估计MEMS传感器装置的灵敏度，以促进对不期望的传感器响应(例如，增益变化)的补偿、或提高对例如潜在的电气部件或机械部件劣化的察觉。自测例程促使检验质块进行异相运动(例如，与检验质块的响应于诸如线性加速度之类的测量力的典型同相移动相比是异相的)，从而生成能与由常规现场装置运行而生成的信号(诸如线性加速度信号或与振动相关的信号)区分开来的响应信号。例如，在MEMS加速度计中，通过自测例程施加到加速度计检验质块的运动与对于感测到的线性加速度的检验质块响应相比是异相的。相应的MEMS加速度计检验质块可以被设计为以特定方式相对于彼此移动(例如，对于线性加速度的同相响应)。这些相同的相应检验质块可以被自测移动异相地激励，使得可以将异相自测响应与对于线性加速度的同相响应区分开来。

响应于施加到MEMS传感器装置的检验质块的自测信号，静电力将装置的检验质块设置为异相运动。即使在存在也引起检验质块的移动的外部线性加速度的情况下，由于线性加速度而引起的同相分量也可以与异相自测分量区分开并隔离开来。提取感测到的线性加速度和监测到的自测响应以用于进一步处理，例如，执行补偿和/或生成监测信号(例如，代表传感器运行状况)。

在通过MEMS加速度计对同相线性加速度进行差分感测的示例性实施例中，由异相自测运动引起的感测信号是共模信号。与传统的自测技术(其中赋予到相应的检验质块上的自测运动导致与线性加速度相似的相应移动方向)不同，即使在存在未知的线性加速度或其他同相振动的情况下，自测运动也是可观察的。

差分感测MEMS加速度计的示例性处理电路系统可以基于在MEMS传感器装置检验质块和对应的感测电极之间形成的相应电容器的值由于线性加速度而引起的相反极性(+/-)的变化来检测线性加速度信号，以及可以基于在检验质块和对应的感测电极之间形成的相应电容器的值由于自测移动而引起的共同极性(+/+或-/-)的变化来监测自测输出信号。在一些实施例中，差分响应和共模响应在感测电容器处被有效地复用以有效节约用电和节省电路部件，并且随后被解复用以提取感测到的响应的每个部分。在解复用/提取之后，由单独的电路路径进一步处理响应。或者，可以从感测电容器中并行感测差分(线性加速度)响应和共模(自测)响应，从而因此避免对响应进行复用和解复用，其中需要折衷更大的电路占用空间和增加的功耗，因为并行信号转换(例如，电容至电压的转换)可能需要处理电路系统中的额外的电路部件。

对共模响应进行处理以识别系统中的灵敏度变化(例如，机械响应或电气响应的变化，诸如增益变化)，以促进安全监测和灵敏度补偿。可以基于灵敏度变化来修改诸如增益缩放、过滤、偏移值和灵敏度缩放之类的运行参数。在一些实施例中，可以向其他电路系统提供误差和警告，从而有助于替代的补偿或计算技术(例如，基于来自其他传感器或部件的输出)。

在一些实施例中，施加到相应检验质块的驱动载波信号可以具有不同的信号特性(例如，频率和/或相位)。例如，将倍频(例如，2倍)施加于检验质块的子集有利于线性加速度和自测信号的复用(例如，因为在测量周期的一部分期间，检验质块驱动信号是同相的，以及在其他部分期间，检验质块驱动信号是异相的)。在一些实施例中，周期性载波信号的频率是相同的，但信号是异相的。在一些实施例中，驱动载波信号是周期性的并且一个周期性载波信号的频率是另一个周期性载波信号的频率的倍数以实现分离的差模感测和共模感测。

图1描绘了根据本公开的一些实施例的示例性运动感测系统100。尽管在图1中描绘了具体部件，但将理解的是，对于不同的应用和系统，可以在必要时使用传感器、处理部件、存储器和其他电路系统的其他合适的组合。在如本文所述的实施例中，运动感测系统可以至少包括MEMS加速度计102(例如，用于测量沿一个轴或多个轴的线性加速度的单轴或多轴加速度计)和诸如处理电路系统104和存储器106之类的支持电路系统。在一些实施例中，一个或多个附加传感器108(例如，MEMS陀螺仪、附加MEMS加速度计、MEMS麦克风、MEMS压力传感器和指南针)可以被包括在运动处理系统100内，以提供集成运动处理单元(“MPU”)(例如，包括3轴MEMS陀螺仪感测，3轴MEMS加速度计感测、麦克风、压力传感器和指南针)。

处理电路系统104可以包括基于运动处理系统100的要求提供必要的处理的一个或多个部件。在一些实施例中，处理电路系统104可以包括可以集成在传感器芯片内的硬件控制逻辑(例如，在MEMS加速度计102或其他传感器108的基板或电容器上，或在MEMS加速度计102或其他传感器108的芯片的相邻部分上)以控制MEMS加速度计102或其他传感器108的运行并执行用于MEMS加速度计102或其他传感器108的处理的方面。在一些实施例中，MEMS加速度计102和其他传感器108可以包括允许修改硬件控制逻辑的运行的方面的一个或多个寄存器(例如，通过修改寄存器的值)。在一些实施例中，处理电路系统104还可以包括诸如微处理器之类的处理器，其执行例如存储在存储器106中的软件指令。微处理器可以通过与硬件控制逻辑的交互来控制MEMS加速度计102的运行，以及处理从MEMS加速度计102接收的信号。微处理器可以以类似方式与其他传感器交互。

尽管在一些实施例中(图1中未描绘)，MEMS加速度计102或其他传感器108可以直接与外部电路系统通信(例如，经由串行总线或到传感器输出和控制输入的直接连接)，在一实施例中，处理电路系统104可以处理从MEMS加速度计102和其他传感器108接收的数据，并经由通信接口110(例如，SPI或I2C总线，在汽车应用中的控制器局域网(CAN)或本地互连网络(LIN)总线，或在其他应用中的本领域已知的合适的有线或无线通信接口)与外部部件通信。处理电路系统104可以将从MEMS加速度计102和其他传感器108接收到的信号转换成合适的测量单位(例如，基于通过通信总线110通信的其他计算单元提供的设置)并且执行更复杂的处理以确定诸如方位或欧拉角之类的测量结果，并且在一些实施例中，根据传感器数据确定是否正在发生特定活动(例如，步行、跑步、制动、打滑、横滚等)。在一些实施例中，转换或计算中的一些或全部可以在MEMS加速度计102或其他MEMS传感器108的硬件控制逻辑或其他片上处理上发生。

在一些实施例中，在可以被称为传感器融合的处理中，可以基于来自多个MEMS惯性传感器102和其他传感器108的数据来确定某些类型的信息。通过组合来自各种传感器的信息，准确地确定在诸如图像稳定、导航系统、汽车控制和安全、航位推算、远程控制和游戏装置、活动传感器、3维相机、工业自动化和许多其他应用之类的各种应用中有用的信息是可能的。

示例性MEMS加速度计102可以包括一个或多个可移动的检验质块，该一个或多个可移动的检验质块以允许MEMS传感器测量沿轴的期望力(例如，线性加速度)的方式被配置。在一些实施例中，MEMS加速度计可以被配置为用于同时进行自测和线性加速度的测量。MEMS加速度计检验质块、感测电极以及MEMS加速度计的感测电路系统可以基于检验质块响应于线性加速度的同相移动来执行差分感测。通过对检验质块施加异相自测移动，对自测移动的感测是共模感测。基于检验质块的移动，对响应于线性加速度的和自测的移动进行机械地复用。通过不同的感测电路系统(例如，共模和差分耦合C2V电路系统)或解复用来自共模感测电路系统的输出信号，可以隔离和处理由于线性加速度和自测而引起的相应输出，以实时测量线性加速度和加速度计灵敏度两者。

图2示出了根据本公开的一些实施例的示例性平面外MEMS加速度计的检验质块的示例性移动。图2的检验质块和随后的图描绘了MEMS加速度计装置的非限制性示例。图2示出了根据本公开的一些实施例的响应于不同的施加力的平面外加速度计(例如，z轴加速度计)的示例性检验质块。MEMS加速度计200被示出为包括两个检验质块部件，即检验质块210和检验质块212，它们在MEMS加速度计200的MEMS层的平面内围绕旋转轴220。检验质块210和212中的每个检验质块相对于旋转轴220偏移，使得z轴加速度引起相应检验质块的相对端一致地(即，同相地)移动。

在202处，MEMS加速度计200被示出为其中检验质块210和检验质块212沿旋转轴220静止地处于共面配置中。在202处，检验质块210和212是静态的，从而由于尚不存在沿传感轴(例如，z轴)的线性加速度而没有表现出移动。在204处，MEMS加速度计200被示出为其中检验质块210和检验质块212响应于由施加线性加速度力(“F_accel”)引起的线性加速度而围绕旋转轴220同相移动。在这个配置中，检验质块210和212的移动沿线性加速度方向同相。

在206处，MEMS加速度计200被示出为其中检验质块210和检验质块212被施加了同相自测信号而引起检验质块210和212的移动。如在206处所描绘的，示例性自测移动的力(“F_st”)(例如，由电极引起，未绘出)与所施加的线性加速度类似地围绕旋转轴220同相。在存在如204中所描绘的施加的线性加速度的情况下，可能难以区分检验质块的由于自测而引起的移动和检验质块的由于线性加速度而引起的移动。

在208处，MEMS加速度计200被示出为其中检验质块210和检验质块212响应于自测信号而围绕旋转轴220异相移动。因为检验质块210和212相对于旋转轴220偏移，它们通常应响应于赋予到检验质块上的同相外力而围绕旋转轴220同相旋转，如在204和206处所描绘的。然而，在208的示例性实施例中，施加自测信号以使检验质块以与其对线性加速度的设计响应相反的方式移动(例如，相应的自测驱动电极引起检验质块的移动相对于其由于线性加速度而引起的设计移动相异相)。以这种方式，如在230处所描绘的，自测移动和加速度移动在相应的检验质块上赋予了对抗移动，这可以被测量和提取以用于如本文所述的独立处理。

图3A-图3D示出了根据本公开的一些实施例的用于平面内MEMS加速度计的示例性MEMS加速度计检验质块配置。参考图3A-图3D，每幅图示出了MEMS加速度计300包括两个检验质块(PM1和PM2)和四组电极，其中两组电极位于邻近每个相应的检验质块。每对电极包括具有正极性的电极(正电极)和具有负极性的电极(负电极)。例如，一对自测驱动电极包括正自测驱动电极和负自测驱动电极，以及一对感测电极包括正感测电极和负感测电极。

继续参考图3A-图3D，在一些实施例中，四组电极中的两组是自测驱动电极，而四组电极中的剩余两组是感测电极。第一对感测电极通常位于与第一检验质块相邻，而第二对感测电极通常位于与第二检验质块相邻。第一对自测电极通常位于与第一检验质块相邻，而第二对自测电极通常位于与第二检验质块相邻。

在图3A-图3D中，第一对感测电极中的正感测电极通常位于第一检验质块的沿轴在第一方向上的第一相邻侧上，而第一对感测电极中的负感测电极通常位于第一检验质块的沿同一轴在与第一方向相反的方向上的、与第一检验质块的第一相邻侧相对的相邻侧上。第二对感测电极中的正感测电极通常位于第二检验质块的沿轴在第一方向上的第一相邻侧上，而第二对感测电极中的负感测电极通常位于第二检验质块的沿同一轴在与第一方向相反的方向上的、与第二检验质块的第一相邻侧相对的相邻侧上。

在图3A-图3D中，第一对自测驱动电极中的正自测驱动电极通常位于第一检验质块的沿轴在第一方向上的第一相邻侧上，而第一对自测驱动电极中的负自测驱动电极通常位于第一检验质块的沿同一轴在与第一方向相反的方向上的、与第一检验质块的第一相邻侧相对的相邻侧上。在一些实施例中，该轴与MEMS加速度计300的MEMS层共面。在图3D中，第二对自测驱动电极中的正自测驱动电极通常位于第二检验质块的在与第一检验质块的第一相邻侧相同的侧相对的一侧的相邻侧上，而第二对自测驱动电极中的负自测驱动电极通常位于第二检验质块的在与第一检验质块的第一相邻侧相同的一侧的相邻侧上。在图3D中，第二自测驱动电极对的极性与第一测试驱动电极对的极性相反。每对自测驱动电极将自测驱动信号施加到相应的检验质块。响应于将自测驱动信号施加到第一检验质块和第二检验质块，检验质块相对于彼此异相移动。

更具体地，如图3A-图3D的每个配置中所示，MEMS加速度计300包括检验质块(PM1)302和检验质块(PM2)304和四组电极，该四组电极包括一对自测驱动电极310、一对感测电极312、一对感测电极314和一对自测驱动电极316。在每个配置中，第一对感测电极和第一对自测驱动电极通常位于与检验质块302相邻，而第二对感测电极和第二对自测驱动电极通常位于与检验质块304相邻。每对电极包括正电极和负电极。自测驱动电极310包括正自测驱动电极310a和负自测驱动电极310b；感测电极312包括正感测电极312a和负感测电极312b；感测电极314包括正感测电极314a和负感测电极314b；以及自测驱动电极316包括正自测驱动电极316a和负自测驱动电极316b。

在图3A-图3C中，所有正感测电极312a和314a以及所有正自测驱动电极310a和316a都位于与相应的检验质块302和304相邻且在相应的检验质块302和304左侧。也在图3A-图3C中，所有负感测电极312b和314b以及所有负自测驱动电极310b和314b都位于与相应的检验质块302和304相邻且在相应的检验质块302和304右侧。在图3D中，自测驱动电极310a和正感测电极312a位于与检验质块302相邻且在检验质块302左侧，而负自测驱动电极310b和负感测电极312b位于与检验质块302相邻且在检验质块302右侧。正感测电极314a位于检验质块304左侧且与检验质块304相邻，而负感测电极314b位于检验质块304右侧且与检验质块304相邻。与图3A-图3C对比，在图3D中正自测驱动信号316a位于检验质块304右侧且与检验质块304相邻，而负自测驱动信号316b位于检验质块304左侧且与检验质块304相邻。自测驱动电极316的极性与图3D中的自测驱动电极310的极性相反。

取决于所施加的力，MEMS加速度计300的检验质块302和304中的每个检验质块可以相对于彼此相异且分开地移动和相对于公共轴同相和异相移动。基于检验质块302和304的移动执行差分感测和共模感测。在示例性实施例中，响应于检验质块在与线性加速度一致的方向上的同相移动而执行差分感测。响应于检验质块的异相移动而执行共模感测。

在图3A的配置310中，类似于图2的202处的对应的平面外配置，检验质块302和304在没有任何线性加速度力、自测力或振动的情况下是静态的。在图3B的配置320中，类似于图2的204处的对应的平面外配置，检验质块302和304响应于由施加线性加速度力(F_accel)引起的线性加速度，分别如箭头342和344所示同相地或一致地移动。在这个配置中，响应于存在加速度的情况下的同相检验质块移动而执行差分感测。检验质块302和304的同相移动沿着线性加速度方向。随着检验质块302朝向感测电极312b且远离感测电极312a移动，检验质块302和感测电极312b之间的电容增加，且检验质块302和感测电极312a之间的电容减小。类似地，随着检验质块302朝向感测电极312b且远离感测电极312a移动，检验质块302和感测电极312b之间的电容增加，且检验质块302和感测电极312a之间的电容减小。

在图3C的配置330中，类似于图2中的206处的对应的平面外加速度计配置，响应于将同相自测驱动信号施加到自测驱动电极310和316而实现差分感测。响应于将公共自测驱动信号施加到自测驱动电极310和316(例如，正极性自测驱动电极310a和316a在检验质块的同一侧，而负极性和负测试驱动电极310a和316a在检验质块的相反侧)，自测驱动电极310和316以与加速度引起检验质块302和304移动的方式类似的方式分别引起检验质块302和304的移动。检验质块302和304针对施加的线性加速度同相地移动。

在配置330中，检验质块302和304一致地朝向相应的负感测电极且远离相应的正电极移动。检验质块302在远离正感测电极312a移动的同时朝向负感测电极312b移动，且检验质块304在远离正感测电极314a移动的同时朝向负感测电极314b移动。在这方面，检验质块302和负感测电极312b之间形成的电容增加，如同检验质块304和负感测电极314b之间形成的电容那样，而检验质块302和正感测电极312a之间形成的电容减少，如同检验质块304和正感测电极314a之间形成的电容那样。因此，感测电极312和314以与它们响应于线性加速度类似的方式响应于同相自测移动。

在图3D的配置340中，类似于图2中的208处的对应的平面外加速度计配置，响应于自测驱动信号，将异相自测力施加到检验质块302和304，从而引起检验质块302和304异相移动，如分别通过箭头350和352示出的检验质块的相反方向的移动。在图3D的配置340中，自测驱动电极316的极性相对于自测驱动电极310的极性和配置330的自测驱动电极的极性是翻转的，从而引起检验质块302和304的异相移动，并由于感测电极314相对于感测电极312的不变的极性而进行共模感测。不像配置330，检验质块302和304的移动相对于加速度的方向是异相的。

如前面所讨论的，在配置330中，在检验质块302和负感测电极312b之间形成的电容增加，如同检验质块304和负感测电极314b之间形成的电容那样。在330中，检验质块302和正感测电极312a之间形成的电容减小，如同检验质块304和正感测电极314a之间形成的电容那样。然而，在配置340中，发生了相反的情况，其中检验质块302朝向感测电极312b并远离正感测电极312a移动，而检验质块304朝向正感测电极314a并远离负感测电极314b移动。在检验质块302和负感测电极312b之间形成的电容增加，而在检验质块304和负感测电极314b之间形成的电容减小。以相同的方式，在检验质块302和正感测电极312a之间形成的电容减小，而在检验质块304和正感测电极314a之间形成的电容增加。因此，在配置330中，感测电极响应于同相自测移动而执行差分感测，而在配置340中，感测电极响应于异相自测移动而执行共模感测。

图4A示出了根据本公开的至少一些实施例的具有同相自测移动的示例性MEMS加速度计自测响应的图形表示400。图4B示出了根据本公开的至少一些实施例的具有异相自测移动的示例性MEMS加速度计自测响应的图形表示450。

图4A示出了施加到被测MEMS加速度计的同相自测驱动信号的图形表示402。图形表示402包括一个被另一个覆盖的两个自测驱动信号(ST1和ST2)，均由416示出。自测驱动信号在与自测移动的频率共同的频率处有效，如由图形416的方波形状部分所示。否则，自测驱动信号是无效的，如在图形416的平坦部分处所反映的。同相自测驱动信号ST1和ST2在图形416中不可区分。图形表示402还示出了在图形418处的加速度(或振动)信号。在示例性实施例中，在图形418处的加速度信号具有正弦形状。要理解的是，出于简化目的，加速度图形418是振动行为的近似表示，其可以是施加到MEMS加速度计的任何合适的加速度模式。

图形表示404示出了响应于图形402的同相差分感测的自测运行输出的图形。差分输出404包括由如426所示的自测驱动信号叠加的线性加速度420。因此，MEMS加速度计自测输出和线性加速度输出在两种移动都有效的部分处相互干扰。响应于这些线性加速度信号的共模输出406没有任何输出422。

图4B示出了类似于图3D的配置和图2的配置208的MEMS加速度计配置的图形表示。更具体地，图4B示出了根据本公开的各种实施例和方法的施加到被测MEMS加速度计的反相自测驱动信号的图形表示408。图形表示408包括分别由信号432和434示出的两个(反相)自测驱动移动(ST1和ST2)。自测输出信号在自测持续时间期间在共同频率处有效，如图形434和432的方波形状部分所示，而否则，在非自测持续时间期间无效，如信号的其余平坦部分所示。图形表示408还包括自测输出信号处的加速度信号，如信号430所示。如图形表示410和412所示，线性加速度信号和自测信号在感测信号内都是可观察且不同的。

图形表示410示出了响应于408中描绘的组合移动的感测信号的差分部分436。差分信号436对应于检验质块响应于线性加速度的同相移动430。在图4B的示例性实施例中，为了便于说明，线性加速度430和差分感测信号436通常是正弦形状的，尽管将理解的是，所施加的加速度可以具有任何合适的信号模式并且可以不是周期性的。如410中所描绘的，仅对应于加速度信号的差分感测信号436因此是可观察的而不受自测信号的干扰。

图形表示412示出了响应于408中描绘的组合检验质块移动的感测信号的共模部分438。响应于MEMS加速度计反相自测输入(反相检验质块移动)而生成自测输出。信号438具有对应于反相自测驱动信号为有效的方波形状部分，以及否则是无效的，如信号438的平坦部分所示。尽管在图4A和图4B中描绘了特定的自测驱动信号模式，但将理解的是，可以应用各种其他模式(例如，非方波信号模式、非周期性、伪噪声、CDMA等)作为自测驱动信号。在图4B的示例性实施例中，如412处所描绘的，由于自测驱动信号因线性加速度而与移动异相，所以感测信号的共模部分438仅包括异相自测信号438，而不受同相(差分感测的)线性加速度信号的干扰。

图5描绘了根据本公开的至少一些实施例的示例性自测和感测电路系统。图5的自测和感测电路系统可以部分或全部被配置为处理电路系统。在图5中，包括自测和感测电路系统的示例性MEMS加速度计包括根据本公开的一些实施例的检验质块502(PM1)、检验质块504(PM2)、一对自测驱动电极506、一对感测电极508、一对感测电极510、一对自测驱动电极512、自测驱动电路系统514、载波驱动电路系统544和感测电路系统516。如前面所提到的，相对于前面的图，每对感测电极和每对自测驱动电极包括相应的正电极和相应的负电极。因此，自测驱动电极506包括负自测驱动电极506a和正自测驱动电极506b；感测电极508包括正感测电极508a和负感测电极508b；感测电极510包括正感测电极510a和负感测电极510b；以及自测驱动电极512包括正自测驱动电极512a和负自测驱动电极512b。

PM1和PM2响应于感测到的线性加速度而同相移动。如本文所述(例如，基于所施加的自测驱动信号的相应极性和位置)，自测驱动电路系统514引起PM1和PM2上的异相移动。在图5的示例性实施例中，响应于线性加速度和自测移动的PM1和PM2的移动在共享的一组感测电极上被感测为感测信号，并且因此在感测信号上被有效地复用。处理电路系统从感测信号中提取与由于线性加速度而引起的同相移动对应的线性加速度信号和与由于自测驱动信号而引起的异相移动对应的自测感测信号。

感测电极508a和508b以分别类似于图3D的配置340的感测电极312a和312b的方式位于邻近并在PMl的任一侧上。感测电极510以分别类似于图3D的配置340的感测电极314a和314b的方式位于邻近并在PM2的任一侧上。

自测驱动电路系统514被示为生成自测N(驱动)信号和自测P(驱动)信号。载波驱动电路系统544被示为包括PM1_驱动信号和PM2_驱动信号。感测电路系统516被示为包括C2V 522、解调器524、解复用器526、自测监测器路径528和加速度感测路径530。自测监测器路径528被示为包括自测滤波器538和自测数字信号处理器(DSP)540。加速度感测路径538被示为包括加速度滤波器532、加速度DSP534和增益/偏移/灵敏度(GOS)块536。

根据各种公开的实施例和方法，PM1、PM2、自测驱动电极506、感测电极508、感测电极510和自测驱动电极512可以共同地形成MEMS加速度计552，MEMS传感器产品的一个示例在产品使用寿命期间经历实时和连续自测监测。MEMS加速度计552包括MEMS层，该MEMS层包括悬挂弹簧质量系统，该悬挂弹簧质量系统包括关于自测驱动电极506、感测电极508、感测电极510和自测驱动电极512移动的检验质块。

在一些实施例中，PM1和PM2的同相移动包括检验质块朝向所有正感测电极或所有负感测电极的同时移动。同相移动示例是PM1和PM2的朝向每个电极506、508、510和512中的具有共同极性的电极的同时移动。PM1和PM2的异相移动包括检验质块中的一个检验质块(PM1或PM2)在朝向该检验质块的对应正感测电极(在相邻侧)的方向上的移动以及另一个检验质块在朝向该检验质块的对应负感测电极(在相邻的相对侧)的方向上的同时移动。

如图5的实施例中所示，自测驱动电路系统514分别通过自测N驱动信号和自测P驱动信号(即负极性的“自测驱动信号”和正极性的“自测驱动信号”)耦合到PM1和PM2。在图5中，自测N驱动信号被示为耦合到自测驱动电极506a和自测驱动电极512a，而自测P驱动信号被示为耦合到自测驱动电极506b和自测驱动电极512b。自测N驱动信号和自测P驱动信号被施加在PM1和PM2的相对侧，因此，自测驱动电路系统514引起PM1和PM2异相移动。更具体地，负极性的自测驱动信号，即自测N信号，被施加到与PM1相邻的正自测驱动电极506a和与PM2相邻的正自测驱动电极512a，而正极性的自测驱动信号，即自测P信号，被施加到与PM2相邻的负自测驱动电极512b和与PM1相邻的负自测驱动电极506b。自测驱动电极506和512的极性相反，以引起异相检验质块移动。但是因为感测电极508和510的极性不相反，所以对异相移动的感测是共模的。

基于PM1和PM2的同相和异相移动，将检验质块的被感测的移动表示为检验质块与相应的感测电极之间的电容变化。如更早所提到的，PM1和PM2的这种双重移动特性以包括线性加速度信号和自测信号的组合感测信号的形式被有效复用，从而实现了具有更少的电路部件和更低的功耗的设计架构。在其他实施例中(图5中未描绘)，可以连接类似于522的第二C2V放大器用于共模感测。

感测电路系统516通过自测驱动电路系统514的感测P信号和感测N信号在检验质块输出处耦合到MEMS加速度计552。感测P信号耦合到感测电极510a和508a，而感测N信号耦合到感测电极510b和508b。在一些实施例中，处理电路系统516的电容至电压(C2V)转换器522是差分放大器，其在正输入端处耦合到组合感测P信号，而在负输入端处耦合到组合感测N信号。响应于感测N信号和感测P信号的变化，C2V 522生成由感测信号表示的差分输出，该差分输出被感测电路系统516检测。

更具体地，C2V 522基于感测N信号和感测P信号的差分输入生成感测信号，其中嵌入的线性加速度信号和自测信号随后被解复用为两个不同的信号，诸如在图4B的图形410和412处分别所示的。如更早描述的，自测输出信号是响应于PM1和PM2的异相移动而生成的，而线性加速度信号是响应于PM1和PM2的同相移动而生成的。

在图5的实施例中，C2V 522被配置作为电容至电压(C2V)转换器。基于PM1和PM2相对于相应的感测电极的移动而测得的电容被C2V转换器转换为成比例的电压，并由图5的处理电路系统进一步处理。

在图5的示例性处理电路系统的MEMS加速度计现场运行期间，相对同相检验质块移动引起差分感测，而相对异相检验质块移动引起共模感测。在PM1和PM2同相移动期间，例如，使PM1向右朝向位于PM1右侧的相应感测电极移动，以及使PM2同时向右朝向位于PM2右侧的相应相邻感测电极移动，诸如由图3B中PM1和PM2的移动方向所示。这个同相移动具有响应于施加到检验质块的力(例如，线性加速度)而增加每个检验质块与定位在该检验质块的相邻右侧的相应电极之间的电容的效果。更具体地，PM1和感测电极508b之间的电容增加而PM1和感测电极508a之间的电容减小，以及PM2和感测电极510b之间的电容增加而PM2和感测电极510a之间的电容减小。同相检验质块移动同时减小了每个检验质块与定位在该检验质块相邻左侧的相应电极之间的电容。

PM1和PM2的相对异相移动，例如，PM1朝向感测电极508b且远离感测电极508a的移动，以及PM2朝向感测电极510a且远离感测电极510b的移动，分别由图3D中的与PM1和PM2相关联的箭头350和352的方向示出，并导致在图5的示例性配置中的共模感测。也就是说，响应于施加到自测驱动电极506a和506b的检验质块自测驱动信号(自测P信号和自测N信号)，PM1移动得更靠近感测电极508b且PM1与感测电极508b之间的电容增大而PM1与感测电极508a之间的电容减小。同时，响应于施加到自测驱动电极512a和512b的检验质块自测驱动信号，PM2移动得更靠近感测电极510a且PM2与感测电极510a之间的电容增大而PM2与感测电极510b之间的电容减小。

在示例性实施例中，PM1_驱动信号和PM2_驱动信号是周期性载波信号。在一些实施例中，PM1_驱动信号和PM2_驱动信号具有共同的频率。在一些实施例中，PM1_驱动信号和PM2_驱动信号是同相的，并且PM1_驱动信号和PM2_驱动信号的一频率是PM1_驱动信号和PM2_驱动信号中的另一信号的频率的倍数。在以下示例中，假设PM2_驱动信号具有是PM1_驱动信号频率的两倍的频率。如更早提到的，具有不同频率的驱动信号的实施例有助于将差分感测与共模感测分开，并且能够可能是高效功耗的测量。

PM1_驱动信号和PM2_驱动信号与自测N信号和自测P信号的相似之处在于两组信号都是驱动信号，但与自测N信号和自测P信号不同的是，PM1_驱动信号和PM2_驱动信号中的每个信号都用作自测信号和线性加速度信号的相应载波，由图6-图9的示例图形所图示的。此外，与自测N信号和自测P信号不同的是，PM1_驱动信号和PM2_驱动信号不引起检验质块PM1和PM2的物理移动。

解调器524接收感测信号，即C2V 522的输出，并且解调该感测信号以去除载波，即去除PM1_驱动信号和PM2_驱动信号，从而输出由于检验质块移动而引起的原始感测信号(例如，包括嵌入的线性加速度信号和自测信号)用于进一步处理。

尽管在图5中未描绘，但在一些实施例中，图5的处理电路系统可以包括附加电路系统，诸如模数转换器(ADC)用于数字化由C2V522生成的模拟信号或由其他后续电路系统处理的其他信号。例如，ADC可以被实现在解调器524和解复用器526之间，或被实现在解复用器526与加速度感测路径530和自测监测路径528中的每一者之间，或者被实现在加速度感测路径530和自测监测路径528的每一者中。

解复用器526例如通过选择性地输出组合感测信号的差模分量和共模分量来从感测信号中提取线性加速度信号和自测(输出)信号。解复用器526可以将线性加速度信号输出到加速度计感测路径530上(例如，在与解复用器时钟550相关联的特定时间段)并且将自测信号输出到自测监测器路径528上(例如，在与解复用器时钟550相关联的其他特定时间段)。在图6-图9的图形中，接下来，在解复用器时钟周期的负(或低)时段期间，线性加速度信号被提取到自测监测器路径528上，而在解复用器时钟周期的正(或高)时段期间，自测信号被提取到加速度计感测路径530上。要理解的是，可替代地，自测信号和线性加速度信号可以在相反的半时钟周期处被提取。还要理解的是，本文提及的特定极性和极性耦合仅仅是示例极性，且可以考虑相反极性和极性耦合。

在一些实施例中，自测监测器路径528的自测滤波器538被配置作为低通滤波器以去除由可能与采样还有其他原因相关联的频率谐波引起的噪声。类似地，出于类似原因，加速度感测路径530的加速度滤波器532被配置作为低通滤波器。要理解的是，滤波器532和538可以各自是适当不同类型的滤波器。DSP 534和540中的每个DSP数字地处理来自滤波器532和538的相应滤波输出。在一些实施例中，例如，DSP 540响应于检测到劣化的分量或分量特征而在共模感测中生成传感器运行状况监测器输出554。在非限制性示例中，输出554可以基于绝对变化(例如，与基线相比)或随时间的变化(例如，灵敏度的突然变化)而从测量的灵敏度中识别误差。

在一些实施例中，DSP 540和534的输出被GOS块536接收。GOS块536的增益、偏移和缩放参数基于MEMS加速度计的特性共同地修改测量值。GOS块536的输出生成对应于感测到的线性加速度的信号546，其可以被其他模拟和/或数字处理电路系统进一步处理。

在一些实施例中，任何自测驱动信号模式和/或加速度信号可以对应于码分多址(CDMA)信号以进一步帮助区分自测信号和加速度信号，例如，如在2020年5月14日提交的、且标题为“MEMS SENSOR MODULATION AND MULTIPLEXING(MEMS传感器调制和复用)”的共同拥有的美国专利申请No.16/874,418中描述的，该专利申请通过引用被并入，如同在此全文阐述一样。

在一些实施例中，可以通过其他实施方式从感测信号中恢复自测(输出)信号。例如，陷波滤波器可以在自测信号频率处对信号进行陷波。在一些实施例中，处理电路系统可以包括第二C2V，其中一个C2V例如放大器522始终且专门地执行差分感测，而同时另一个C2V始终且专门地执行共模感测。在这个配置中，不需要解复用器，因为线性加速度信号和自测信号在感测处是分开的，而不是嵌入到共同的感测信号中。

图6-图9示出了响应于不同的施加的线性加速度和自测信号的、在自测和感测电路系统的不同级处的示例性信号。图6-图9中的每幅图包括六个图形，PM1信号(图5中的PM1_驱动)和PM2信号(图5中的PM2_驱动)的图形、C2V输出图形、解调信号图形、解复用器时钟图形、线性加速度信号图形和自测信号图形。此外，在每幅图中，假设PM2信号具有PM1信号的频率的两倍的频率。在图6-图9的每幅图中的第一个图形(最上面的图形)中，“PM1”表示图5的PM1_驱动的信号行为，以及“PM2”表示图5的PM2_驱动的信号行为。PM1信号和PM2信号中的每个信号被假定为方波形状的周期性信号。要理解的是，信号PM1 604和PM2 602中的每个信号可以具有适当地不同的信号形状。进一步假定PM1和PM2相对于彼此具有相反的极性，并且PM2的频率被假定为PM1频率的两倍。在每幅图中，第一个(顶部)图形用实线显示PM1、而用虚线显示PM2。

在图6-图9的每幅图中，横轴表示以毫秒(ms)为单位的时间，以及纵轴表示归一化信号幅度值的范围。在每幅图中，在横轴上以0.005ms间隔显示了从0ms到0.05ms的时间范围。信号幅度范围被显示在纵轴上并基于信号而变化。例如，在图形610处，信号幅度范围可以跨图和跨图的图形而变化。图6的图形610和图9的图形910两者都显示了PM1和PM2的图形，但在图6中信号幅度范围从-0.1到+0.1，而在图9中信号幅度范围从-0.2到+0.2，并且在图形610处信号幅度范围是-0.1到+0.1，而在图形620处信号幅度范围是0.2到+0.2。

在每幅图的上数第二个图形中，即“C2V输出”中，显示了C2V 522的输出(感测信号)的图形；每幅图的上数第三个图形是解调器526的输出的图形；每幅图的上数第四个图形是解复用器时钟550的图形；每幅图的上数第五个图形是线性加速度信号(从图5中的感测信号中提取)的图形；以及每幅图的最后一个图形是自测(输出)信号(从图5中的感测信号中提取)的图形。

在图6所描绘的示例性实施例中，MEMS加速度计552检验质块(例如，图5的检验质块502和检验质块504)是静态的并且未由于线性加速度或自测运动而运动。因此，检验质块502输出和检验质块504输出不被自测信号或加速度信号调制。

继续参考图6，在图形610(C2V 522的输出)处，在PM1 604为高且PM2 602为低或反之的时段期间，C2V 522的输出分别在最高+0.2(在图形610的612处示出)和最低-0.2(在图形610的614处示出)处，为0.1和-0.1的差分，即为+0.1减(+0.1)＝+0.2和-0.1减(-0.1)＝-0.2。因为PM2 602具有PM 604的两倍频率，其中PM1 604和PM2602具有相同的幅度(两者都在-0.1或都在+0.1处)，所以净输出为零，如图形610的616处所示。因此，图形610由两个基本部分组成，一是差分部分，在该部分PM2 602的频率是PM1 604的频率的两倍，并且图形610在616处为0，即共模载波，以及在另一部分处C2V输出为在612和614处的差分输出，即差分载波。

C2V 522的输出用PM2 602(通过解调器524)解调以生成具有由图形620所示的行为的解调信号。其中PM2 602为高(在0.1处)并且图形610在0处(在616处示出)，解调信号为高(在0处)，如图形620处的622所示，其中PM2 602为低且图形610在+0.2处，图形620为低，在图形620处的624处示出，以及其中PM2 602为高或低并且图形610在0处，图形620在高处，如在图形620处的626处所示。图形630示出解复用器时钟650的行为。在解复用器时钟650的高半周期，如图形630的632处所示，由解复用器626输出图形640处的加速度信号642，以及在解复用器时钟650的低半周期，如图形630的634处所示，由解复用器626输出图形650处的自测信号652。由于检验质块502和504不活动，加速度信号642和自测信号652在0处都是平坦的。

在图7中，检验质块502和检验质块504的移动与MEMS加速度计由于线性加速度而引起的移动一致，并且在图5中的差分路径(即路径530)上执行感测。如在图形700处所示，(线性)加速度计信号706以响应于检验质块502和504的同相移动而将信号加在一起的方式调制PM1 704和PM2 702两者。因此，PM1 704和PM2 702，即检验质块502输出和检验质块504输出分别一起移动，被包在加速度计信号706的同一包络中。当PM1 704和PM2 702的频率对齐时，它们的和是差分值，如在图形710的714处所示。当PM1 704和PM2702重叠时，它们的和为0，如在图形710的716处所示。C2V 522的差分部分的幅度根据加速度计信号706的幅度、包络幅度变化而变化。用PM2 702解调的C2V输出示出在图形720处。如图形720所示，解调输出跟随加速度信号706的幅度。在图形730处所示的解复用器时钟550在图形740所示的差分输出和图形750所示的共模输出之间切换。共模输出——感测到的自测信号——具有值0，因为在图7的配置中没有施加自测信号，以及差分输出是感测到的加速度信号，如在图形740处所示的。

图8为仅自测(无加速度)配置，检验质块502和504异相移动。因此，在共模路径(即路径528)上而不是在差分路径(即路径530)上执行感测。然而，如果两个检验质块的移动与线性加速度的方向相同，诸如关于图7所示出和讨论的，则在差分路径上执行感测。

在图8中，PM1 804和PM2 802(在图形800中示出)具有相同的频率，但是它们的移动排列不同，因为自测驱动信号迫使检验质块502和504沿相反方向移动。因此，在C2V 522的输出端处，如图形810所示，图形810的差分部分变为0，如812处所示，并且图形810的共模部分示出PM1 804和PM2 802的差异，如在814处所示。因此，在路径530上，没有观察到信号，如图形840处所示，以及在自测路径(即路径528)上，观察到自测移动，如图形850所示。

在图9的配置中，加速度信号和自测信号都存在。参考图形900，其中PM2 902是周期性的，具有小的幅度，加速度使(检验质块502和504中的)一个检验质块在第一方向上移动，但同时加速度试图使剩余的检验质块在相同方向上移动，自测信号迫使该剩余的检验质块在与加速度移动的方向(或另一个检验质块移动的方向)相反的方向上移动，移动的位移量小于第一个检验质块沿加速度的方向移动的位移量。因此，虽然存在周期性的自测移动，但由于在与加速度移动方向相反的方向上，所以幅度量较小。因此，当自测移动和加速度移动两者都存在时，检验质块502和504两者都在非常靠近对应感测电极的位置处移动，并且将小幅度信号变为大幅度信号效果导致PM2 902，如图形900处所示。PM2 902的大幅度部分，如在906处所示，显示了当加速度和自测移动一起时PM2 902的行为。同时，PM1 904的幅度显著降低，因为自测是针对加速度工作的，如更早解释的，在908处示出。解调信号遵循PM2 902的幅度包络，如在图形920处示出的。在解复用器时钟550的(图形930的)一半周期932处，获取加速度数据。获取的加速度数据的行为示于图形940处。在解复用器时钟550的另一半周期934期间，获取自测数据，其中所获取的自测数据的行为在图形950处示出。解复用器526可以提取这两个类型的数据，因为它们相对于彼此是异相的。

图10描绘了根据本公开的至少一些实施例的示例性MEMS加速度计的自测操作的示例性步骤。尽管图10在本公开的具体结构和部件的上下文中被描述，但将理解的是，图10中描绘的方法和步骤可以应用于各种MEMS加速度计设计、自测技术、处理电路系统和补偿技术。尽管在图10中描绘了步骤的特定顺序和流程，但将理解的是，在一些实施例中，一个或多个步骤可以被修改、移动、移除或添加，并且图10中描绘的流程可以被修改。

为了简单起见，参考图5的处理电路系统来描述图10的自测操作。要理解的是，也可以采用适用于执行图10的步骤的替代处理电路系统。在自测操作的步骤1002处，将第一极性的自测驱动信号施加到第一检验质块。例如，在图5中，将自测N信号和自测P信号以一定极性施加到PM1。同时，在步骤1004处，将与第一极性相反的极性的自测驱动信号施加到第二检验质块。例如，假定将自测N/自测P极性施加于PM1，假定将自测P/自测N极性施加于PM2。响应于将自测驱动信号施加到PM1和PM2，生成感测信号。在步骤1006处，检测感测信号。例如，感测信号可以由C2V 522生成并在C2V 522的输出处被检测。感测信号具有两个嵌入的信号，各自为不同PM1-PM2移动的函数。也就是说，检测到的感测信号携带了响应于PM1和PM2同相移动的线性加速度信号和响应于PM1和PM2异相移动的自测输出信号。接下来，在步骤1008处，从感测信号中提取线性加速度信号和自测(感测)信号。例如，解复用器526在解复用器时钟550循环的前半周期输出线性加速度信号，以及在解复用器时钟550循环的后半周期输出自测感测信号。线性加速度信号可以由加速度感测路径部件进一步处理，而自测信号由自测监测路径部件进一步处理，如更早关于前面的图所讨论和示出的。前面的说明和图10描述了根据图5的实施方式的自测操作。在采用两个C2V的替代实施方式中，一个用于加速度感测，而另一个用于自测感测，感测信号是两个不同的信号，每个信号由不同的C2V生成，从而减轻了对解复用器和解复用器时钟的需求。加速度计和自测信号可以被并行检测。

前述的描述包括根据本公开的示例性实施例。提供这些示例仅用于说明目的，而不是用于限制目的。要理解的是，本公开可以以与本文明确描述和描绘的形式不同的形式来实施，并且本领域的普通技术人员可以根据下面的权利要求实施各种修改、优化和变化。

Claims (22)

1.一种微机电MEMS加速度计，包括：

第一检验质块；

第二检验质块；

一个或多个第一电极，所述一个或多个第一电极被定位成与所述第一检验质块相邻以感测所述第一检验质块的响应于沿第一轴的线性加速度而沿第一轴的移动；

一个或多个第二电极，所述一个或多个第二电极被定位成与所述第二检验质块相邻以感测所述第二检验质块的沿第一轴的移动，其中所述第一检验质块和所述第二检验质块响应于沿第一轴的所述线性加速度而沿第一轴同相移动；

自测驱动电路系统，所述自测驱动电路系统耦合到所述第一检验质块和所述第二检验质块，其中所述自测驱动电路系统被配置为使所述第一检验质块和所述第二检验质块沿第一轴异相移动；和

处理电路系统，所述处理电路系统耦合到所述一个或多个第一电极和所述一个或多个第二电极，其中所述处理电路系统被配置为接收感测信号并从所述感测信号中提取与检验质块的异相移动对应的自测信号和与检验质块的同相移动对应的线性加速度信号。

2.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中，所述一个或多个第一电极中的正电极和所述一个或多个第二电极中的正电极沿第一轴在第一方向上定位，以及所述一个或多个第一电极中的负电极和所述一个或多个第二电极中的负电极沿第一轴在与第一方向相反的方向上定位。

3.根据权利要求2所述的MEMS加速度计，其中所述第一检验质块和所述第二检验质块的同相移动包括朝向所有正电极或所有负电极的同时移动，以及其中所述第一检验质块和所述第二检验质块的异相移动包括检验质块中的一个检验质块朝向对应的正电极、而检验质块中的另一个检验质块朝向其相关联的负电极的同时移动。

4.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，还包括：

至少一个第一自测驱动电极，所述至少一个第一自测驱动电极被定位成与所述第一检验质块相邻；和

至少一个第二自测驱动电极，所述至少一个第二自测驱动电极被定位成与所述第二检验质块相邻，其中为了使所述第一检验质块和所述第二检验质块异相移动，自测驱动电路系统向所述至少一个第一自测驱动电极提供具有一极性的第一自测驱动信号，以及向所述至少一个第二自测驱动电极提供具有相反极性的第二自测驱动信号。

5.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中所述第一检验质块和所述第二检验质块位于MEMS层的平面内，以及其中第一轴在所述MEMS层的平面内。

6.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中所述第一检验质块和所述第二检验质块位于MEMS层的平面内，以及其中第一轴垂直于所述MEMS层的平面。

7.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，还包括驱动电路系统，所述驱动电路系统耦合到所述第一检验质块和所述第二检验质块以向所述第一检验质块提供第一周期性驱动信号和向所述第二检验质块提供第二周期性驱动信号。

8.根据权利要求7所述的MEMS加速度计，其中，第一周期性驱动信号和第二周期性驱动信号具有相同的频率和具有相反的极性。

9.根据权利要求8所述的MEMS加速度计，其中，第一周期性驱动信号和第二周期性驱动信号具有相同的极性和相同的频率，以便提取自测信号。

10.根据权利要求8所述的MEMS加速度计，其中，第一周期性驱动信号和第二周期性驱动信号是同相的，以及第二周期性驱动信号的频率是第一周期性驱动信号的频率的倍数。

11.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中所述处理电路系统包括被配置为提取自测信号的第一电容至电压C2V转换器和被配置为提取线性加速度信号的第二C2V转换器。

12.根据权利要求11所述的MEMS加速度计，其中，第一C2V转换器包括差分放大器，以及第二C2V转换器包括共模放大器。

13.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中，所述处理电路系统包括解复用器，所述解复用器被配置为提取自测信号和线性加速度信号。

14.根据权利要求13所述的MEMS加速度计，其中，所述解复用器在第一时间段期间提取自测信号和在第二时间段期间提取线性加速度信号，其中第二时间段不与第一时间段重叠。

15.根据权利要求14所述的MEMS加速度计，其中第一时间段和第二时间段对应于所述第一检验质块或所述第二检验质块的驱动频率。

16.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中，所述处理电路系统还被配置为基于线性加速度信号和自测信号来确定线性加速度值。

17.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中，所述处理电路系统还被配置为基于自测信号识别所述MEMS加速度计中的误差。

18.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中，所述处理电路系统还被配置为基于自测信号修改线性加速度信号。

19.根据权利要求18所述的MEMS加速度计，其中所述修改包括修改所述处理电路系统的感测放大器的增益。

20.根据权利要求18所述的MEMS加速度计，其中所述修改包括修改所述处理电路系统的数字增益。

21.根据权利要求1所述的MEMS加速度计，其中自测信号或线性加速度信号中的至少一者包括码分多址CDMA信号。

22.一种自测微机电MEMS加速度计的方法，包括：

将处于第一极性的自测驱动信号施加到第一检验质块；

将处于第二极性的自测驱动信号施加到第二检验质块，其中自测驱动信号的第一极性与自测驱动信号的第二极性相反，进一步地，其中将第一极性的自测驱动信号施加到所述第一检验质块和将第二极性的自测驱动信号施加到所述第二检验质块引起所述第一检验质块和所述第二检验质块沿第一轴异相移动；

检测包括线性加速度信号和自测感测信号的感测信号，其中线性加速度信号对应于所述第一检验质块和所述第二检验质块同相移动，以及自测感测信号对应于所述第一检验质块和所述第二检验质块异相移动；和

从所述感测信号中提取自测感测信号和线性加速度信号。

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