JP2014224804A - Ｍｅｍｓ音叉ジャイロスコープのセンス電極の振動電圧 - Google Patents

Abstract

【課題】微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープを作動することに関し、センス・バイアス非対称によって生じるバイアスを低減する方法を提供する。【解決手段】第１の周波数で第１の電圧と第２の電圧の間に第１のプルーフマス１０２の第１側部から及び近位に第１のセンス電極面外上の電圧を振動させる。また、第１のセンス電極上の電圧によって、位相外れ第１の周波数および１８０度で第１の電圧と第２の電圧の間に第１のプルーフマスの第２の側から及び近位に第２のセンス電極面外上の電圧を振動させる。また、第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１に復調し、第１のプルーフマスの面内動作と同調している面外信号を第２に復調することで第１のプルーフマスの回転率に対応するレート信号を生成する。【選択図】図１Ａ

Description

[0001] 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）音叉ジャイロスコープは、プルーフマス（ｐｒｏｏｆ ｍａｓｓ）とセンス電極の間に相互作用のためバイアス機構を備えていることができる。

バイアスの１つの様態はセンス・バイアス非対称によって、生じる。そして、それは物質特性によるセンス・バイアス電圧のオフセットである。次に、ドライブ櫛遊離、駆動するリフトおよび最後にバイアスを生じさせる各々と関連して、この非対称によって、２つのプルーフマスの置き換えが生じることがありえる。バイアスの他の様態は、時間を変化させているバイアスを生じさせる露出したガラスの充電である。

[0002] 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）音叉ジャイロスコープを作動することに関し、主題アプリケーションの実施形態は、方法を提供する。方法は、第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧の間に第１のプルーフマスの第１側部から及び近位で第１のセンス電極面外上の電圧を振動させることを包含する。方法も、第１のセンス電極上の電圧によって、位相外れ第１の周波数および１８０度で第１の電圧と第2の電圧の間に第１のプルーフマスの第2の側から及び近位で第2のセンス電極面外上の電圧を振動させることを包含する。方法も、第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１に復調し、第１のプルーフマスの面内動作と同調している面外信号を第２に復調することで第１のプルーフマスの回転率に対応するレート信号を生成することを包含する。

[0003] 図面が例示的実施形態だけを表し、範囲を制限するとみなされないことになっていることを理解し、例示的実施形態は、添付の図面を用いることにより付加的な特定性および詳細によって、描かれる。

[0004] 図１Ａは、ＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープの実施形態の平面図である。 [0005] 図１Ｂは、プルーフマスの実施形態および図１Ａのジャイロからの関連電極の横断面図である。 [0006] 図２は、図１Ａおよび１ＢのＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープの例示の操作方法を例示しているフローチャートである。 [0007] 図３は、図１Ａおよび１Ｂの一部のジャイロのブロック図である。 [0008] 図４は、図１Ａ、１Ｂおよび３のジャイロのプルーフマスからの例示の出力信号の周波数コンポーネントのグラフである。

[0009] 一般的な方法に従って、さまざまな描写された特徴は、一定の比率で描かれなくて、例示的実施形態に関連する特定の特徴を強調するために描かれる。
[0010] その印加電圧によって、生じるバイアスを減らすためにＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープのセンス電極（例えば、センス・プレート）上の電圧を振動させることに関し、下に描かれる実施形態は、方法および装置に関する。プルーフマス上の適当なモーター・バイアスに影響を及ぼすために、振動電圧に基づいてクワッドキャンセル信号は、面内電極に加えられることもできる。

[0011] 図１Ａは、一対のプルーフマス１０２、１０３、さまざまな電極１０４―１１０および制御装置１１２から成る微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）音叉ジャイロスコープ１００の平面図である。各プルーフマス１０２、１０３は、それらのそれぞれのプルーフマス１０２、１０３の裏側上の２つの主要面１１４―１１７を定め、その対向縁上の２つの櫛を備えている平坦部材である。各プルーフマス１０２、１０３の第１の櫛は、それぞれの面内駆動電極１０４、１０５の櫛でインタリーブ配置される。各プルーフマス１０２、１０３の第２の櫛は、面内モーター・ピックオフ電極１０６の櫛でインタリーブ配置される。

[0012] 図１Ｂは、プルーフマス１０２、１０３および電極１０４―１１０の横断面図である。示すように、一対の上部センス電極１０７、１０９は、プルーフマス１０２、１０３からの平面から外れて配置され、各上部センス電極１０７、１０９は、それぞれのプルーフマス１０２、１０３の第一表面１１４、１１５の近位にある。同様に、一対の下部のセンス電極１０８、１１０は、プルーフマス１０２、１０３からの平面から外れて配置され、各下のセンス電極１０８、１１０は、それぞれのプルーフマス１０２、１０３の第２の表面１１６、１１７の近位にある。面内モーター・ピックオフ電極１０６、および、面外（ｏｕｔ―ｏｆ―ｐｌａｎｅ）センス電極１０７―１１０と関連してプルーフマス１０２、１０３のムーブメントを許容するサポート湾曲によって、各プルーフマス１０２、１０３は、サスペンドされる。図１Ａに示される実施形態において、２つのプルーフマス１０２、１０３は、一つ以上の湾曲１１１を介して機械的電気的に接続される。しかしながら他の例において、２つのプルーフマス１０２、１０３は、それらが一つ以上の湾曲を介して機械的に接続されない構成を有することができ、このように、各々から電気的に絶縁されることができる。

[0013] ジャイロ１００の動作は、図２、３および４に関して描かれる。図２は、ジャイロ１００の動作の例示の方法２００を例示しているフローチャートである。図３は、ジャイロ１００のプルーフマス１０２のうちの１つに関し入出力信号を例示しているブロック図である。図４は、ジャイロ１００のプルーフマス１０２、１０３から例示の出力信号を例示しているグラフである。

[0014] 作動中、それぞれのプルーフマス１０２、１０３（ブロック２０２）上の面内動作を誘導するために、それぞれのＡＣ駆動信号は、駆動電極１０４、１０５に加えられる。それぞれのプルーフマス１０２、１０３の面内動作は、面内モーター・ピックオフ電極１０６上の面内信号（運動ピックオフ信号）を誘導する。制御電子装置１１２は、モーター・ピックオフ電極１０６に連結して、ＡＣ駆動信号がプルーフマス１０２、１０３の面内動作に関し所望の大きさおよび周波数を（モーター周波数）維持するように調整するために面内信号を処理するように構成される。実施形態において、駆動信号は、半分のモーター周波数（例えば１０ ｋＨｚのモーター周波数を有する５ ｋＨｚの周波数を有する駆動信号）の周波数を有する。

[0015] プルーフマス１０２、１０３の平面のから外れたムーブメントを検出するために、それぞれの電圧は、センス電極１０７―１１０と、それらに対応するプルーフマス１０２、１０３との間に適用される（ブロック２０４、２０６）。例えば、適時に所与の瞬間に、正のデルタ―ｖボルトは、第１のプルーフマス１０２と、第１のプルーフマス１０２の第１の表面１１４の近位の第１のセンス電極１０７との間に印加され（ブロック２０４）、負のデルタ―ｖボルトは、第１のプルーフマス１０２と、第１のプルーフマス１０２の第２の表面１１５の近位の第2のセンス電極１０８との間に印加される（ブロック２０６）。現在、第１および第２のセンス電極１０７、１０８間には２倍のデルタ―ｖボルトの相違がある。第１のプルーフマス１０２が面外（すなわち、第１および第２のセンス電極１０７、１０８の方へ、および、それから離れて）を移動するとき、第１および第２のセンス電極１０７、１０８と第１のプルーフマス１０２との間の電圧差は、第１のプルーフマス１０２の面外信号を誘導する。制御電子装置１１２は、第１のプルーフマス１０２に連結して、とりわけプルーフマス１０２に関し回転率を決定するために面外信号を処理するように構成される。同様の方法で第2のプルーフマス１０３上の面外運動を誘導するために、電圧差は、第３及び第４のセンス電極１０９、１１０と第2のプルーフマス１０３の間にも加えられる。図１Ａに示される例において、プルーフマス１０２、１０３は、機械の湾曲１１１を介して電気的に結合される。この種の例において、単一の面外信号は、両方のプルーフマス１０２、１０３の動作により生成される。二つ以上のプルーフマス１０２、１０３が互いから電気的に絶縁される例において、複数の面外信号は、生成されて、制御装置１１２で混ぜ合わせられる。この種の例において、一つの面外信号に関し本願明細書において、描かれるように、混合された面外信号は同様に処理されることができる。

[0016] 例において、第３及び第４のセンス電極１０９、１１０上の電圧は、第１および第２のセンス電極１０７、１０８上の電圧のそれの反対側にある。すなわち、そのプルーフマス１０２の特定の側上のセンス電極に対する印加電圧は、他のプルーフマス１０３のその側上のセンス電極の反対側にある。第１のセンス電極１０７と第１のプルーフマス１０２の間に加えられる電圧差が正のデルタ―ｖであるときに、第３のセンス電極１０９と第2のプルーフマス１０３の間に加えられる電圧差は負のデルタ―ｖであり、第１のセンス電極１０７は、第１のプルーフマス１０２の第一表面１１４の近位であり、第３のセンス電極１０９は、第2のプルーフマス１０３の第一表面１１６の近位であり、第１のプルーフマス１０２の第一表面１１４および第2のプルーフマス１０３の第一表面１１６は、同じ向きに面する。同様に、第2のセンス電極１０８と第１のプルーフマス１０２の間に加えられる電圧差が負のデルタ―ｖであるとき、第４のセンス電極１１０と第2のプルーフマス１０３との間に印加された電圧差は、正のデルタ―ｖであり、第2のセンス電極１０８は、第１のプルーフマス１０２の第二表面１１５の近位であり、第４のセンス電極１１０は、第2のプルーフマス１０３の第二表面１１７の近位であり、第１のプルーフマス１０２の第二表面１１５および第2のプルーフマス１０３の第二表面１１７は、同じ向きに面する。

[0017] 上記したように、センス電極１０７―１１０とそれらのそれぞれのプルーフマス１０２、１０３と間の電圧差によって、面外信号の偏誤差が生じることがありえる。これらの偏誤差を減らすために、センス電極１０７―１１０とそれらのそれぞれのプルーフマス１０２、１０３との間の印加電圧は、正のデルタ―ｖと負のデルタ―ｖの間で振動する。例えば、第１のセンス電極１０７に加えられた第１の発振センス信号は、第１のセンス電極１０７に対して印加する正のデルタ―ｖボルトと負のデルタ―ｖボルトの間で動揺できる。同様に、第2のセンス電極１０８に加えられる第2の発振センス信号は、第2のセンス電極１０８に対して印加する負のデルタ―ｖボルトと正のδ―ｖボルトとの間で動揺できる。第１の振動しているセンス信号および第2の振動しているセンス信号は、１８０度位相外れであってよく、正のデルタ―ｖボルトが第１のセンス電極１０７に加えられるとき、負のデルタ―ｖボルトは第2のセンス電極１０８に加えられ、負のデルタ―ｖボルトが第１のセンス電極１０７に加えられるとき、正のデルタ―ｖボルトは第2のセンス電極１０８に加えられる。このように、その電圧差のサインが各センス電極１０７、１０８に交互に切り換えられると共に、センス電極１０７、１０８と第１のプルーフマス１０２の間に加えられる電圧差を、維持できる。これは、センス電極１０７―１１０の電圧差によって、生じるプルーフマス１０２、１０３に対する効果を事実上平均することによって、センス電極１０７、１０８と第１のプルーフマス１０２の間に電圧差によって、生じる故障排除偏誤差を助けることができる。

[0018] 第３及び第４のセンス電極１０９、１１０に加えられる電圧差は、第１および第２のセンス電極１０７、１０８の振動を有する同期において、振動できる。特に、第１および第２の電極１０７、１０８と比較して、第３及び第４の電極１０９、１１０に対する逆の電荷を維持するために、信号が第１のセンス電極１０７に加えた第１の発振センスによって、第３のセンス電極１０９に加えられる振動センス信号は、１８０度位相外れでありえる。このように、第2の発振センス信号（第2のセンス電極１０８に加えられる）は、第３のセンス電極１０９に加えられることが可能である。同様に、電圧が第３のセンス電極１０９上の電圧によって、１８０度位相外れであるように、第１の発振センス信号は第４のセンス電極１１０に加えられることが可能である。

[0019] 例において、所与のセンス電極１０７―１１０上の電圧が４分の１の期間の時限に関し正のデルタ―ｖボルトで保たれて、それから他の４分の１期間の時限に関し負のデルタ―ｖボルトに切り替えられるように、第１および第２の発振センス信号は矩形波から成る。矩形波は、正のデルタ―ｖと負のデルタ―ｖボルトの間にこのように交互に切り換えるセンス電極１０７―１１０上の電圧を生じさせる。他の例では、第１および第２の発振センス信号は正弦波（すなわち、ＡＣ信号）から成る。そうすると、所与のセンス電極１０７―１１０上の電圧は正弦波に従って正のデルタ―ｖと負のデルタ―ｖボルトの間にインクリメンタルに変化する。

[0020] デルタ―ｖに関する値は、ジャイロ１００に関し一般に尺度因子と呼ばれる。このように、デルタ―ｖは、セットされることができておよび／またはジャイロ１００に関し所望の尺度因子を実装するために、要望通り時間とともに調整されることができる。例において、デルタ―ｖは１〜１０ボルトの範囲であり、特に、特例は約５ボルトである。

[0021] 例において、第１および第２の発振センス信号の周波数は最高１００ｋＨｚの周波数であることができ、特例は約５０ｋＨｚの周波数である。理想的には、第１および第２の発振センス信号の周波数はプルーフマス１０２、１０３のモーター周波数（例えば、１０ｋＨｚ）から十分に間隔を置いて配置されるように選択される。そうすると、第１および第２のセンス電極１０７、１０８上の電圧の振動はプルーフマス１０２、１０３上の動作を誘導しない。さらに、十分に、充分な電荷がセンス電極１０７―１１０上の電圧がされたサインであると共に、累算しそうにない高さであるように、振動の周波数は、選択される。この種の例において、電圧がより長い間、大きな電圧差で保たれるにつれて、これは矩形波が使われる例において、特にそうである。高周波は、正弦波が使われる実施形態において、有利でありえもする。

[0022] 図３を次に参照すると、とりわけ、プルーフマス１０２のうちの１つに加えられるクワッドキャンセル信号を例示している一部のジャイロ１００のブロック図は、示される。駆動電極１０４、１０５に加えられるＡＣ駆動信号に加えて、ジャイロ１００（ブロック２０８）の機械の非対称によって、生じる故障排除下矩運動に、クワッドキャンセル信号は、加えられることが可能である。クワッドキャンセル信号は、それぞれ各プルーフマス１０２、１０３に関し、面内電極（プルーフマス１０２、１０３を有する平面方向）に加えられることが可能である。例において、それぞれのプルーフマス１０２、１０３に関し面内電極は駆動電極１０４、１０５である。そうすると、クワッドキャンセル信号およびＡＣ駆動信号の合計は各駆動電極１０４、１０５に加えられる。面内電極が駆動電極１０４から切り離す他の例において、１０５が、使うことができる。

[0023] 下矩運動が面外運動であるので、下矩運動はプルーフマス１０２からの面外信号を観察可能である。下矩運動は循環により面外運動を区別されることができる。−その理由は、次のことにある。２つの動作は９０度位相外れである信号を出すからである。異なる位相復調は、クアッド信号とレート信号をと区別するために用いることができる。特に、レート信号（ブロック２１２）を生成するためにモーター周波数で運動動作を有する同期（同調している）において、あるレート・クロック（信号）によって、面外信号は復調される。そして、面外信号はクワッド・クロック（信号）（すなわち運動動作（ブロック２１２）を有する位相からの９０度）により復調される。このようにして、プルーフマス１０２のクワッド運動に対応するクアッド信号およびプルーフマス１０２の回転による動作に対応するレート信号を、生成できる。レートまたはクワッド・クロックによる復調に加えて、面外信号（ブロック２１０）上のこの種の発振センス信号の効果を除去するために、面外信号は、発振センス信号によっても復調される。

[0024] 図４は、面外信号の例の周波数コンポーネントのグラフである。示すように、面外信号は、主に３つの周波数コンポーネント、発振センス信号からの第一成分４０２およびそこからレートおよびクアッド信号から成っている２つの側波帯４０４を有する。第一成分４０２は、発振センス信号の周波数で、全く大きくなることができる。この第一成分４０２は、発振センス信号を有する面外信号の復調によって、低減／除去されることができる（ブロック２１０）。側波帯コンポーネント４０４は、モーター周波数に等しい周波数によって、各辺上の第一成分４０２から間隔を置いて配置される。典型的に、いかなるクワッド取消しなしでも、クアッド信号は、これらの側波帯コンポーネント４０４のレート信号より著しく大きい。著しくより大きいクアッド信号のため、正確なレート信号を生成するために側波帯４０４から十分なクワッド信号成分を除去するのに、レート・クロックを有する面外信号の復調は、十分ではなくてもよい。

[0025] これらの側波帯コンポーネント４０４のクワッド信号成分を低減させるために、前述の（ブロック２０８）クワッドキャンセル信号を生成するために、クアッド信号は、制御装置１１２によって、フィードバックされる。特に、制御電子装置１１２は、クアッド信号の大きさに基づいてバイアス電圧を生成する。面外信号の下矩運動可観測を低減させる（例えば、最小化する）ように、このバイアス電圧は、クワッドキャンセル信号の大きさが調整する。

[0026] センス電極１０７―１１０によって、加えられる電圧差と組み合わせて、下矩運動は、機械の非対称によって、生じる。センス電極１０７―１１０上の電圧が振動するときに面内電極（例えば、駆動電極１０４、１０５）に、適当なクワッドキャンセル信号に加えるために、クワッドキャンセル信号は、発振センス信号の振動と同期して振動する。加えられる所望のバイアスの方向によって、いる第１であるか第2の発振センス信号と同期して、クワッドキャンセル信号は、振動できる。これを達成するために、信号が発振センスのどの程度であるか制御することが面内電極に加えたという発振センス信号を、バイアス電圧は、混合される。

[0027] プルーフマス１０２、１０３のクワッド運動を低減させて、したがって面外信号（ブロック２０８）のクアッド信号を低減させるために、結果として生じるクワッドキャンセル信号は、面内電極（例えば、駆動電極１０４、１０５）に加えられる。実施形態において、クワッドをキャンセルしている信号は駆動信号により合計される。そして、両方の信号の合計は駆動電極１０４に加えられる。

[0028] 図３が単一のプルーフマス１０２および単一の面内電極（駆動電極１０４）だけを例示するにもかかわらず、他のプルーフマス１０３を包含している例の他のプルーフマス１０３に、対応するクワッド消去信号が加えられることを理解すべきである。この種の例において、第３及び第４のセンス電極１０９、１１０は、第１および第２の電極１０７、１０８の反対側にあるので、第１のプルーフマス１０２に関して第１の面内電極（例えば、第一の駆動電極１０４）に加えられた第１のクワッドキャンセル信号は、第2のプルーフマス１０３に関し第2の面内電極（例えば、第2の駆動電極１０５）に加えられた第2のクワッドキャンセル信号と１８０度位相外れである。さらに、クワッドキャンセル信号は発振センスが信号を送るのと同じ様態を有する。そうすると、発振センス信号が矩形波である例で、クワッドキャンセル信号は矩形波でもある。そして、発振センス信号が正弦波である例で、クワッドキャンセル信号は正弦波でもある。いくつかの例において、重要なクワッド運動が生成されない、そして、クワッドキャンセル信号が必要でないように、プルーフマス１０２、１０３は十分に対称構造を有することができる。

[0029] プルーフマス１０２、１０３上の電圧差が発振センス信号に従って振動するので、プルーフマス１０２、１０３のいかなる面外運動も対応して発振面外信号を誘導する。この種の面外信号から回転率を決定するために、上記したようにレート信号を生成するためにモーター周波数（レート・クロック）で同期をとって、面外信号を復調するように、制御電子装置１１２は構成される（ブロック２１４）。

[0030] アナログおよびデジタル・コンポーネントの組合せを包含している上記したファンクションを実装することに関し、制御装置１１２は、いかなる適切なハードウェアおよび／またはソフトウェアも含むことができる。例において、面外信号の復調は、一つ以上の適切な処理デバイス（例えば全体の目的または専用プロセッサ）で達成される。上記のファンクションを実装する命令は、一つで記憶されることができるかまたは適切な記憶媒体（例えば、フラッシュメモリまたは他の不揮発性メモリ）にあることができ、命令は、一つ以上の処理デバイスによって、読み込まれることができる。例において、適切な処理デバイスによって、面外信号の復調を有効にするのに十分低く、発振センス信号に関し周波数は、選択される。ジャイロ１００は、その回転率を表す信号を出力するように構成されることができる。

[0031] 上記例が一対のプルーフマス１０２、１０３を有するジャイロを描くにもかかわらず、他の例で、２つのプルーフマスより一つ以上が使うことができることを理解すべきである。

例示の実施形態
[0032] 例１は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）音叉ジャイロスコープを作動することに関する方法を包含する。該方法は、第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧の間に第１のプルーフマスの第１側部から及び近位の第１のセンス電極の面外で電圧を振動させるステップと、
第１のセンス電極で電圧によって、１８０度の位相外れおよび第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧の間に第１のプルーフマスの第2の側から及び近位の第2のセンス電極の面外の電圧を振動させるステップと、第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１の復調し、第１のプルーフマスの面内動作と同調している面外信号を第2に復調することにより、第１のプルーフマスの回転率に対応するレート信号を生成するステップと
を有する。

[0033] 例２は、実施形態１の方法を包含し、第１のセンス電極で電圧を振動させるステップと、第2のセンス電極で電圧を振動させるステップとが、第１のセンス電極上の電圧を振動させること、および、矩形波に従って第2のセンス電極で電圧を振動させることからなり、第１のセンス電極および第2のセンス電極の電圧が、第１の電圧と第2の電圧との間を交互に切り換える。

[0034] 例３は、実施形態１の方法を包含し、第１のセンス電極上の電圧を振動させるステップと、第2のセンス電極上の電圧を振動させるステップは、第１のセンス電極上の電圧を振動させるステップと、正弦波に従って第2のセンス電極上の電圧を振動させるステップとから成る。

[0035] 例４は、実施形態１―３のいずれかの方法を包含し、第１の電圧は第１のプルーフマスのＤＣ電圧レベルより上のデルタ―ｖボルトであり、第2の電圧は第１のプルーフマスのＤＣ電圧レベルの下のデルタ―ｖボルトである。

[0036] 例５は、例４の方法を包含し、デルタ―ｖボルトは、１―１０ボルトの範囲である。
[0037] 例６は、例１―５のいずれかの方法を包含し、方法は、第１のプルーフマス上の面内ドライブ運動を誘導するために、第１のプルーフマスを有する面内にある第１の面内電極に第１のＡＣ駆動信号を加えるステップと、第１の面内電極に第１のクワッドキャンセル信号を加えるステップと、を有し、第１のクワッドキャンセル信号は、第１の周波数を有し、第１のセンス電極上の電圧または第２のセンス電極上の電圧を有する同相を有する。

[0038] 例７は、例６の方法を包含し：
第１のセンス電極上の電圧と１８０度位相を異にし、第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧の間に第2のプルーフマスの第１側部から、および、近位で第３のセンス電極面外で電圧を振動させるステップであって、第2のプルーフマスは第１のプルーフマスによって、面内にあり、第2のプルーフマスの第１側部は第１のプルーフマスの第１側部として同じ向きに面することを特徴とするステップと、第３のセンス電極上の電圧によって、１８０度位相外れ、第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧との間に第2のプルーフマスの第2の側から、および、近位で第４のセンス電極面外で電圧を振動させるステップであって、第１のプルーフマスおよび第2のプルーフマスは、一緒に電気的に結合されることを特徴とするステップと、第2のプルーフマス上の面内ドライブ運動を誘導するために第2のプルーフマスによって、面内にある第2の面内電極に第2のＡＣ駆動信号を加えるステップと、
第2の面内電極に第2のクワッドキャンセル信号を加えるステップと、を有し
第２のクワッドキャンセル信号は、第１の周波数を有し、第１のクワッドキャンセル信号によって、１８０度位相外れであることを特徴とする。

[0039] 例８は、例６または７のいずれかの方法を包含し：
第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１に復調し、第１のプルーフマスの面内動作から９０度位相外れで面外信号を第2に復調することによって、クアッド信号を生成するステップと、クワッド信号の大きさに基づいて運動バイアス値を決定するステップと、
第１のクワッドキャンセル信号を生成するために第１のセンス電極上の電圧または第2のセンス電極上の電圧を有する第１の周波数および同相を有している信号を運動バイアス値と混合するステップと、を有する。

[0040] 例９は例１―８のいずれかの方法を包含し、第１の周波数は１Ｈｚ乃至１００ ＫＨｚの範囲である。
[0041] 例１０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）音叉ジャイロスコープを包含し：
第一表面および第二表面を定めている第１の平面プルーフマスと、第１のプルーフマスから面外、および、第一表面に近位の第１のセンス電極と、第１のプルーフマスから面外、および、第二表面に近位の第2のセンス電極と、第2の平面プルーフマス上の櫛で交互配置する櫛を有する第１の面内電極と、制御装置とを有し、該制御装置は、第１のプルーフマス上の面内ドライブ運動を誘導するために、第１の面内電極に第１のＡＣ駆動信号を加え、第１のセンス電極に対して第１の発振電圧を、および、第2のセンス電極に対して第2の発振電圧を加え、
第１の発振電圧は、第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧の間で動揺し、
第2の発振電圧は、第１の発振電圧から第１の周波数および１８０度位相外れで第１の電圧と第2の電圧の間で動揺し、そして、第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１に復調させ、第１のプルーフマスの面内動作と同調している面外信号を第2に復調させることにより、第１のプルーフマスの回転率に対応する信号を決定する、
ように構成されることを特徴とする。

[0042] 例１１は、例１０のＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、第１のセンス電極および第2のセンス電極上の電圧が第１の電圧と第2の電圧の間を交互に切り換えるように、第１の発振電圧および第2の発振電圧は矩形波に従って振動する。

[0043] 例１２は、実施形態１０のＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、第１の発振電圧および第2の発振電圧は、正弦波に従って振動する。
[0044] 例１３は、例１０―１２のいずれかのＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、第１の電圧は第１のプルーフマスのＤＣ電圧レベルより上のデルタ―ｖボルトであり、第2の電圧は第１のプルーフマスのＤＣ電圧レベルの下のデルタ―ｖボルトである。

[0045] 例１４は、例１３のＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、デルタ―ｖボルトは、１―１０ボルトの範囲である。
[0046] 例１５は、実施形態１０―１４のいずれかのＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、
制御電子装置は、第１の面内電極に対する第１のクワッドキャンセル信号、第１の周波数を有する第１のクワッドキャンセル信号および第１のセンス電極上の電圧または第2のセンス電極上の電圧と同相を加えるように構成される。

[0047] 例１６は、例１５のＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、：第１のプルーフマスによって、面内で、及び電気的に結合され、第三表面および第四表面を定めている第2の平面プルーフマスであって、第三表面が、第一表面として同じ向きに面することを特徴とする第2の平面プルーフマスと、第2のプルーフマスから面外、および、第三表面の近位の第３のセンス電極と、第2のプルーフマスから面外、および、第四表面の近位の第４のセンス電極と、
第2の平面プルーフマスの櫛でインタリーブする櫛を有する第2の面内電極と、を有し、
制御電子装置は、第１のプルーフマス上の面内ドライブ運動を誘導するために、第2の面内電極に第2のＡＣ駆動信号を加え、第３のセンス電極に対する第３の発振電圧および第４のセンス電極に対する第４の発振電圧を加え、
第３の発振電圧は、第１の周波数および第１の発振電圧から１８０度の位相外れで第１の電圧と第2の電圧との間で動揺することを特徴とし、
第2の面内電極に対する第2のクワッドキャンセル信号、第１の周波数を有する第2のクワッドキャンセル信号および第１のクワッドキャンセル信号によって、位相外れ１８０度を加える、ように構成される。

[0048] 例１７は、例１５または１６のいずれかのＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、
制御電子装置は、第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１に復調し、第１のプルーフマスの面内動作から９０度位相外れで面外信号を第2に復調することで、クアッド信号を生成し、クアッド信号の大きさに基づいて運動バイアス値を決定し、第１のクワッドキャンセル信号を生成するために第１のセンス電極上の電圧または第2のセンス電極上の電圧を有する第１の周波数および同相を有している信号を有する運動バイアス値を混合する、ように構成される。

[0049] 例１８は例１０―１７のいずれかのＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、第１の周波数は１Ｈｚ乃至１００ＫＨｚの範囲である。
[0050] 例１９は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）音叉ジャイロスコープを包含し：
第一表面および第二表面を定めている第１の平面プルーフマスと、第１のプルーフマスから面外、および、第一表面の近位で第１のセンス電極と、第１のプルーフマスから面外、および、第二表面の近位で第2のセンス電極と、第2の平面プルーフマス上の櫛でインタリーブする櫛を有している第１の面内電極、第１のプルーフマスによって、面内で、第一表面と同じ向きに面する第三表面および第四表面を定めている第2の平面プルーフマスと、第2のプルーフマスから面外、及び、第三表面の近位で第３のセンス電極と、第2のプルーフマスから面外、及び、第四表面の近位で第４のセンス電極と、第2の平面プルーフマスの櫛でインタリーブする櫛を有している第2の面内電極と、制御装置と、を有し、該制御装置が、第１のプルーフマス上の面内ドライブ運動を誘導するために、第１の面内電極に第１のＡＣ駆動信号を加え、第１のプルーフマス上の面内ドライブ運動を誘導するために、第2の面内電極に第2のＡＣ駆動信号を加え、第１のセンス電極に対する第１の発振電圧および第2のセンス電極に対する第2の発振電圧を加え、
第１の発振電圧は、第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧の間で動揺し、
第2の発振電圧は、第１の発振電圧から第１の周波数および１８０度位相外れで第１の電圧と第2の電圧の間で動揺し、
第４のセンス電極に対する第１の発振電圧および第３のセンス電極に対する第2の発振電圧を加え、
第１および第２のプルーフマスの面内動作を有する位相の面外信号を第１に復調し、第１の周波数の第１および第２のプルーフマスからの面外信号を第２に復調することで、第１および第２のプルーフマスの回転率に対応する信号を決定する、ように構成されることを特徴とする。

[0051] 例２０は、例１９のＭＥＭＳ音叉ジャイロスコープを包含し、
制御電子装置は、第１の面内電極に対する第１のクワッドキャンセル信号、第１の周波数を有する第１のクワッドキャンセル信号および第１の発振電圧または第2の発振電圧を有する同相を加え、第2の面内電極に対する第2のクワッドキャンセル信号、第１の周波数を有する第2のクワッドキャンセル信号および第１のクワッドキャンセル信号によって、１８０度位相外れを加える、ように構成されることを特徴とする。

Claims (3)

1. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）音叉ジャイロスコープを作動させるための方法（２００）であって、
   第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧との間に第１のプルーフマスの第１側部から面外でおよび近位で第１のセンス電極の電圧を振動させるステップ（２０４）と、
   第１のセンス電極上の電圧によって、１８０度位相外れおよび第１の周波数で第１の電圧と第2の電圧との間に第１のプルーフマスの第2の側から面外で及び近位で第2のセンス電極上の電圧を振動させるステップ（２０６）と、
   第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１に復調し、第１のプルーフマス（２１４）の面内動作と同調している面外信号を第2に復調させることにより、第１のプルーフマスの回転率に対応するレート信号を生成するステップ（２１０）と、
   を有することを特徴とする方法。
2. 第１のプルーフマス上の面内ドライブ運動を誘導するために、第１のプルーフマスを有する平面内にある第１の面内電極に第１のＡＣ駆動信号を加えるステップ（２０２）と、
   第１の面内電極に対する第１のクワッドキャンセル信号、第１の周波数を有する第１のクワッドキャンセル信号および第１のセンス電極上の電圧または第2のセンス電極上の電圧を有する同相を加えるステップ（２０８）と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第１の周波数で第１のプルーフマスから面外信号を第１に復調し、第１のプルーフマス（２１２）の面内動作から、位相外れ９０度で、面外信号を第２に復調することにより、クアッド信号を生成するステップ（２１２）と、
   クワッド信号の大きさに基づいて運動バイアス値を決定するステップと、第１のクワッドキャンセル信号を生成するために第１のセンス電極上の電圧または第2のセンス電極上の電圧を有する第１の周波数および同相を有している信号を運動バイアス値と混合するステップと、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。

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