JP2017223659A - Memsジャイロスコープのためのデジタル制御装置 - Google Patents
Memsジャイロスコープのためのデジタル制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017223659A JP2017223659A JP2017094094A JP2017094094A JP2017223659A JP 2017223659 A JP2017223659 A JP 2017223659A JP 2017094094 A JP2017094094 A JP 2017094094A JP 2017094094 A JP2017094094 A JP 2017094094A JP 2017223659 A JP2017223659 A JP 2017223659A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- digital
- primary
- phase
- circuit
- 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
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 68
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 64
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 42
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 35
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 30
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 28
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 21
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 45
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 45
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 20
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 238000013461 design Methods 0.000 description 14
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 11
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 7
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 7
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 6
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 6
- 101000931660 Malus baccata var. xiaojinensis Ferritin, chloroplastic Proteins 0.000 description 5
- 101150092692 apf2 gene Proteins 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000010360 secondary oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5649—Signal processing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
- G01C19/5726—Signal processing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5656—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams the devices involving a micromechanical structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0248—Filters characterised by a particular frequency response or filtering method
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/30—Delta-sigma modulation
- H03M3/39—Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators
- H03M3/436—Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. error feedback type
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/30—Delta-sigma modulation
- H03M3/458—Analogue/digital converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0228—Inertial sensors
- B81B2201/0242—Gyroscopes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D2200/00—Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
- H03D2200/0041—Functional aspects of demodulators
- H03D2200/005—Analog to digital conversion
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D2200/00—Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
- H03D2200/0041—Functional aspects of demodulators
- H03D2200/0054—Digital filters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D2200/00—Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
- H03D2200/0041—Functional aspects of demodulators
- H03D2200/0082—Quadrature arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H2218/00—Indexing scheme relating to details of digital filters
- H03H2218/04—In-phase and quadrature [I/Q] signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
【解決手段】デジタル制御回路は、デジタル化一次信号を処理するデジタル一次ループ回路100と、デジタル化二次信号を処理するデジタル二次ループ回路200と、デジタル化一次信号から位相シフトされた2つの復調信号を生成するデジタル位相シフトフィルタ回路151、152とを備える。デジタル二次ループ200は、位相シフトされた2つの復調信号を用いて、デジタル化二次信号を復調する。
【選択図】図3
Description
関連技術の米国特許第7509830号明細書は、デジタル周波数合成器と、デジタルコンポーネントおよびアナログコンポーネントの両方を含む一次管理ループおよび二次管理ループとを有する回転レートセンサをモニタリングする方法を開示している。この解決策には、二次ループの周波数およびゲイン挙動を調整するためのフォースフィードバックが何も含まれていない。この運動において理想的でないことに対する補償は、開示されていない。
以下の記載において、一次ループ回路およびそれに対する種々の設計の代替案は、図3、図4、図5および図6に関連してより詳細に記載される。
デジタル二次ループ(200)は、同期検波のために、同相復調信号I=sin(2πfPRIMT+φ3)および直交復調信号Q=sin(2πfPRIMT+φ4)=cos(2πfPRIMT+φ3)を必要とする。図3、図4、図5、および図6に開示された実施の形態において、位相シフトのために、オールパスフィルタであるAPF1(151)およびAPF2(152)は、デジタル一次ループ(100)とデジタル二次ループ(200)との間に配置される。デジタル二次ループ(200)に対する復調信号は、フィルタリングされたデジタル化一次信号から、これらのオールパスフィルタAPF1(151)およびAPF2(152)によって生成される。当業者によって知られているように、オールパスフィルタの使用は、フィルタを実現するための単なる1つの代替案である。たとえば、特にオフセット低減または高周波ノイズフィルタリングが必要なとき、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、またはバンドパスフィルタなども、実行可能な選択肢である。または、位相シフト法は、遅延線によって、または当該技術において既知である他の実現可能な代替案で実現されてもよい。φ3およびφ4の間の正確な90度の位相シフトも、共振周波数において90度の位相シフトを実施する論理回路で実施されてもよい。しかしながら、フィルタオプションによって、デジタル制御回路で低クロック周波数を使用することができ、それによってさらに、設計全体の目標のうちの1つである、デジタル回路で電力消費を低くすることが容易になるため、有益である。オールパスフィルタによって生じた位相シフトは、較正された位相シフト係数CPCを用いて較正される。各オールパスフィルタは、固有の較正係数があるため、それぞれのオールパスフィルタは、それぞれの信号に対して意図した位相シフトを生じさせる。同相復調信号Iと直交復調信号Qとの間の位相シフトは、本質的に90度である。較正された位相シフト係数CPCは、CPUなどのプロセッサ、またはレジスタ(図示せず)から受信されてもよい。較正された位相シフト係数CPCは、製造プロセスの間のMEMSデバイスの初期較正中に得られ、MEMSデバイスが動作中のときに後で利用するためにレジスタまたはメモリ/複数のメモリに格納されることが好ましい。共振周波数fRESの変動、素子とASICとの間の寄生抵抗器の変動、および二次ループの特性の変動などの影響を含めるために、較正された異なる位相シフト係数を、ある範囲の温度にわたって較正してもよい。
二次信号は、二次質量体の動きによって生じ、アナログフロントエンド回路(AFE)によってアナログ電気信号に変換される。アナログフロントエンド回路は、アナログ二次入力信号を提供し、これはデジタル二次ループ回路(200)の入力で受信される。この二次入力信号は、デジタル二次ループ回路(200)の、第2ADC(201)と呼ばれてもよいアナログ−デジタル変換器ADC(201)によってデジタル化される。
図4、図5および図6に示されるように、デジタル二次ループ(200)は、デジタル二次ループ(200)においてフォースフィードバック信号(FF)を生成するためのデジタルフォースフィードバック回路を備えてもよい。フォースフィードバック信号(FF)は、アナログバックエンド回路によって二次素子に向けて供給される。このフォースフィードバック信号(FF)は、二次ループの振幅応答関数が共振器の共振周波数において、またはその共振周波数の近くでより水平になるように、二次ループの応答関数を調整するために用いられる。よって、フォースフィードバック機能は、二次ループを安定させる。
実際のデバイスにおいて、ピーキングIIRフィルタ回路(206)のオペレーションパラメータを正確に設定するために、フィルタ係数は、たとえば1Hz、または好ましくは10Hzの間隔で算出されてもよい。その結果、IIRフィルタ回路(206)のピーク周波数は、共振周波数fRESに高精度に一致させてもよい。当業者によって知られているように、機械共振器の温度は、共振周波数に影響を与える傾向にある。よって、ピーキングIIRフィルタ回路(206)のオペレーションパラメータは、温度に依存してもよく、温度は、フィルタ係数に対する1つの選択パラメータとして用いられてもよい。
図14は、例示的な同期検波回路CD(202)の例示的模式図を示し、これは、図2から図6に開示した制御装置回路のうちのいずれかと関連してデジタル二次ループに用いられてもよい。
図15は、一次オフセット補償回路POC(203)の一実施の形態を示す。一次駆動誘導二次オフセットは、種々の理由で生じる場合がある。たとえば、一次運動がまだ小さいが、一次駆動が活性化されたとき、一次駆動および二次信号の間のクロストークは、二次信号において同相成分の存在として検知される場合がある。一次チャネルおよび二次チャネルの間のオフセットの他の例示的な原因は、いくつか挙げると、復調誤差、一次質量体の一次運動による二次質量体の直接励起、バイアス電圧のゼロでないインピーダンス、および等大でないダンピングによるリップルなどである。そのため、ジャイロ装置が角速度にさらされていないとき、オフセットは二次信号において0の値からのあらゆる偏差を指す。デジタル遅延回路(710)、乗算器回路(717)を含み、減算(加算)素子(213)で二次信号チェーンに結合されるオフセット補償回路は、デジタル化二次同相信号からのそのような多数のオフセット信号を補償する。
Claims (17)
- MEMSジャイロスコープのためのデジタル制御回路であって、
アナログ一次入力信号をデジタル化してデジタル化一次信号にする第1アナログ−デジタル変換器と、MEMSジャイロスコープの機械共振器の共振周波数において前記デジタル化一次信号に−90度の位相シフトを生じさせる第1デジタル無限インパルス応答フィルタであって、フィルタリングされたデジタル化一次信号を出力において提供する第1無限インパルスフィルタとを有する、デジタル化一次信号を処理するデジタル一次ループ回路と、
デジタル化二次信号を処理するデジタル二次ループ回路と、
前記フィルタリングされたデジタル化一次信号から、位相シフトされた2つの復調信号を生成するデジタル位相シフトフィルタ回路とを備え、
前記デジタル二次ループは、前記位相シフトされた2つの復調信号を用いて、前記デジタル化二次信号を復調する
デジタル制御回路。 - 前記第1無限インパルス応答フィルタは、さらに、前記第1アナログ−デジタル変換器によって生じた、前記デジタル化一次信号における量子化ノイズをフィルタリングする
請求項1に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル二次ループ回路は、アナログ二次入力信号をデジタル化して前記デジタル化二次信号にする第2アナログ−デジタル変換器を備え、
前記デジタル位相シフトフィルタ回路は、同相復調信号および直交復調信号を含む、前記位相シフトされた2つの復調信号を出力において生成し、
前記デジタル二次ループ回路は、さらに、前記同相復調信号および前記直交復調信号を受信し、前記同相復調信号および前記直交復調信号を用いて前記デジタル化二次信号の位相をそろえて復調を行うためのコヒーレント検波器回路を備える
請求項1から2のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル二次ループは、さらに、前記MEMSジャイロスコープの前記機械共振器の前記共振周波数において前記デジタル化二次信号に−90度の位相シフトを生じさせる第2デジタルローパスIIRフィルタを備える
請求項2から3のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記第2デジタルローパスフィルタは、さらに、前記第2アナログ−デジタル変換器によって生じた、前記デジタル化二次信号における量子化ノイズをフィルタリングする
請求項4に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル位相シフトフィルタ回路は、前記同相復調信号および前記直交復調信号を生成するために前記デジタル化一次信号を位相シフトするための少なくとも2つのデジタルフィルタを有し、前記複数の位相シフトデジタルフィルタは、温度に応じて変動しうる、較正された複数のフィルタ係数で較正される
請求項2から8のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記第1アナログ−デジタル変換器および前記第2アナログ−デジタル変換器のうちのいずれかは、シグマデルタアナログ−デジタル変換器を含む
請求項1から6のうちのいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記シグマデルタ変換器は、連続時間型シグマデルタアナログ−デジタル変換器を含む
請求項7に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記アナログ−デジタル変換器の量子化ノイズ伝達関数は、前記MEMSジャイロスコープの前記機械共振器の前記共振周波数においてノッチを有する
請求項6から8のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル一次ループは、さらに、前記デジタル化一次信号における交互全振幅レベルを検知して、デジタル一次交流信号を生成するために、デジタル化されて位相シフトされた前記一次信号の前記振幅を乗算するデジタル乗算素子を制御するオートゲインコントロール回路を備える
請求項1から9のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル一次ループは、さらに、前記デジタル化一次信号における交互全振幅レベルを検知して、前記デジタル化一次交流信号を生成するために位相シフトされた前記デジタル化一次信号に加算される直流信号を提供する、オートゲインコントロール回路を備える
請求項1から10のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル一次ループは、さらに、前記MEMSジャイロスコープの前記機械共振器の共振周波数における周波数成分を含む信号を前記第1デジタル無限インパルス応答フィルタに出力させるデジタルパルス型を含む起動信号を、前記デジタル一次ループにおいて提供する起動回路を備える
請求項1から11のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル一次ループは、さらに、前記第1デジタル無限インパルス応答フィルタの前記出力において前記フィルタリングされたデジタル化一次信号の振幅を制御する振幅制限回路を備える
請求項12に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記コヒーレント検波器回路は、
前記同相復調信号を用いて前記デジタル化二次信号を同相振幅信号にダウンコンバートする第1ミキサ回路を含む同相ブランチと、
前記直交復調信号を用いて前記デジタル化二次信号を直交振幅信号にダウンコンバートする第2ミキサ回路を含む直交ブランチとを備え、
前記コヒーレント検波器回路の前記同相ブランチは、さらに、同相振幅値のベクトルと直交振幅値のベクトルとを組み合わせた長さの絶対値を含むベクトルノルムを、前記同相振幅信号に対して算出するベクトルノルム回路を有する
請求項3から13のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記同相ブランチおよび前記直交ブランチの少なくとも1つは、さらに、前記振幅信号の各々の前記サンプリングレートをフィルタリングして減少させるデシメーションフィルタを備える
請求項14に記載のデジタル制御装置回路。 - 前記デジタル制御装置回路は、さらに、位相ロックループ回路への入力として、前記フィルタリングされたデジタル化一次信号を提供し、前記位相ロックループ回路は、前記デジタル制御装置のためのマスタクロックを提供し、前記マスタクロックは、前記MEMSジャイロスコープの前記機械共振器の前記共振周波数と同期される
請求項1から15のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路。 - 一次素子と、
二次素子と、
前記一次素子および前記二次素子から受信された複数のアナログ電気信号を処理するアナログフロントエンド回路と、
請求項1から16のいずれか1項に記載のデジタル制御装置回路とを備え、
前記一次素子および前記二次素子は、前記各素子の運動の容量性検知を行うための直流ローターバイアス電圧が与えられる
MEMSジャイロスコープ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20165402 | 2016-05-11 | ||
FI20165402 | 2016-05-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017223659A true JP2017223659A (ja) | 2017-12-21 |
JP6406389B2 JP6406389B2 (ja) | 2018-10-17 |
Family
ID=58699049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017094094A Active JP6406389B2 (ja) | 2016-05-11 | 2017-05-10 | Memsジャイロスコープのためのデジタル制御装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10365104B2 (ja) |
EP (1) | EP3249357B1 (ja) |
JP (1) | JP6406389B2 (ja) |
KR (1) | KR101944237B1 (ja) |
CN (1) | CN107367271B (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019128327A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 株式会社東芝 | 物理量検出装置 |
JP2019184361A (ja) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 株式会社デンソー | 振動型ジャイロスコープ |
JP2021025991A (ja) * | 2019-08-02 | 2021-02-22 | アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッドAtlantic Inertial Systems Limited | Memsセンサーピックオフ信号をセンサーの振動共振器から復調する方法、およびピックオフ信号処理システム |
JP2021032904A (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-01 | 株式会社村田製作所 | オフセットキャンセル容量型memsジャイロスコープ |
JP2021144025A (ja) * | 2020-03-09 | 2021-09-24 | 株式会社村田製作所 | Memsジャイロスコープ感度補償 |
JP2021150844A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 株式会社東芝 | 位相補正装置、測距装置及び位相変動検出装置 |
JP2022524577A (ja) * | 2019-03-22 | 2022-05-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ジャイロ装置のftrループ |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7046843B2 (ja) | 2016-06-29 | 2022-04-04 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド | Ofdr呼掛け監視及び最適化のための方法及び装置 |
IT201700031177A1 (it) | 2017-03-21 | 2018-09-21 | St Microelectronics Srl | Demodulatore compensato per segnali modulati in fase e quadratura, giroscopio mems includente il medesimo e metodo di demodulazione |
IT201700031167A1 (it) * | 2017-03-21 | 2018-09-21 | St Microelectronics Srl | Demodulatore per segnali modulati in fase e quadratura, giroscopio mems includente il medesimo e metodo di demodulazione |
DE102017205984A1 (de) * | 2017-04-07 | 2018-10-11 | Robert Bosch Gmbh | Drehratensensor und Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors |
DE102017115667A1 (de) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | Tdk Electronics Ag | Verfahren zum Messen eines Verhaltens eines MEMS-Bauelements |
CN109819299B (zh) * | 2017-11-22 | 2021-03-05 | 华为技术有限公司 | 一种高通滤波电路及高通滤波器、数字电视接收终端 |
US11466986B2 (en) * | 2017-12-14 | 2022-10-11 | Invensense, Inc. | Microelectromechanical systems (MEMS) gyroscope sense frequency tracking |
CN108011616B (zh) * | 2017-12-26 | 2021-06-22 | 中山大学花都产业科技研究院 | 低复杂度iir数字移频移相器及方法 |
US10782131B2 (en) | 2018-02-28 | 2020-09-22 | Apple Inc. | Quadrature ADC feedback compensation for capacitive-based MEMS gyroscope |
US10642243B2 (en) | 2018-03-01 | 2020-05-05 | Semiconductor Components Industries, Llc | Methods and apparatus for an encoder |
US11287442B2 (en) * | 2018-03-06 | 2022-03-29 | Apple Inc. | Continuous calibration of accelerometer sensitivity by proof-mass dithering |
US10784891B2 (en) * | 2018-05-09 | 2020-09-22 | Microchip Technology Incorporated | Delta-sigma loop filters with input feedforward |
US11561094B2 (en) * | 2018-10-16 | 2023-01-24 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and system for control and readout of tuning fork gyroscope |
WO2020123550A2 (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Knowles Electronics, Llc | Multi-rate integrated circuit connectable to a sensor |
CN109945849B (zh) * | 2019-04-02 | 2023-09-26 | 四川知微传感技术有限公司 | 一种基于mems陀螺仪的闭环锁相驱动电路结构 |
US11175138B2 (en) * | 2019-06-26 | 2021-11-16 | Stmicroelectronics, Inc. | MEMS gyroscope control circuit |
US11320452B2 (en) | 2019-06-26 | 2022-05-03 | Stmicroelectronics, Inc. | MEMS accelerometer self-test using an active mobile mass deflection technique |
US11162790B2 (en) * | 2019-06-26 | 2021-11-02 | Stmicroelectronics, Inc. | MEMS gyroscope start-up process and circuit |
US11255670B2 (en) | 2019-06-26 | 2022-02-22 | Stmicroelectronics, Inc. | MEMS gyroscope self-test using a technique for deflection of the sensing mobile mass |
FR3098665B1 (fr) * | 2019-07-09 | 2021-07-30 | St Microelectronics Rousset | Procédé de gestion du démarrage d’une boucle à verrouillage de phase, et circuit intégré correspondant |
US11268810B2 (en) * | 2019-07-10 | 2022-03-08 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Angle random walk minimization for frequency modulated gyroscopes |
DE102019220544A1 (de) * | 2019-12-23 | 2021-06-24 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung |
US11579165B2 (en) * | 2020-01-23 | 2023-02-14 | Analog Devices, Inc. | Method and apparatus for improving MEMs accelerometer frequency response |
EP3882571B1 (en) * | 2020-03-16 | 2022-08-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Gyroscope with locked secondary oscillation frequency |
FR3112044B1 (fr) * | 2020-06-24 | 2023-10-27 | St Microelectronics Rousset | Procédé de gestion du démarrage d’une boucle à verrouillage de phase, et circuit intégré correspondant |
DE102020209856A1 (de) | 2020-08-05 | 2022-02-10 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Bewerten des Zustands eines Sensors sowie Sensorsystem und Verfahren zum Betreiben des Sensorsystems |
US11821731B2 (en) * | 2020-08-19 | 2023-11-21 | Invensense, Inc. | Minimizing a delay of a capacitance-to-voltage converter of a gyroscope by including such converter within a bandpass sigma-delta analog-to-digital converter of the gyroscope |
DE102020213286A1 (de) * | 2020-10-21 | 2022-04-21 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Bestimmung einer Phasenlage eines Drehratensignals oder eines Quadratursignals, Verfahren zur Anpassung einer Demodulationsphase und Drehratensensor |
CN113125883A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-16 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种用于三阶数字相关器的性能测试系统及方法 |
CN113114156B (zh) * | 2021-04-15 | 2022-08-02 | 贵州大学 | Mems谐振器自适应混沌控制电路及方法 |
US11489535B1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-11-01 | Nxp B.V. | Analog-to-digital converter (ADC) testing |
CN113532409B (zh) * | 2021-06-18 | 2022-11-04 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种高精度数字mems陀螺控制系统及方法 |
CN114199221B (zh) * | 2021-11-29 | 2023-04-14 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种频率可调的mems陀螺仪自激启动电路 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060009946A1 (en) * | 2003-06-30 | 2006-01-12 | Uwe Betz | Rotational speed sensor comprising a vibrating gyroscope and method for equalising the rotational speed sensor |
JP2008507713A (ja) * | 2004-07-26 | 2008-03-13 | ビーイーアイ テクノロジーズ インコーポレイテッド | 電子的に構成可能な速度センサ回路及び方法 |
JP2008539435A (ja) * | 2005-04-26 | 2008-11-13 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 機械振動子制御エレクトロニクス |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960011125B1 (ko) * | 1993-01-30 | 1996-08-20 | 삼성전자 주식회사 | 시분할 다중 통신 채널용 디지탈 복조 회로 |
US5487015A (en) * | 1993-09-13 | 1996-01-23 | Rockwell International Corporation | Self-oscillating driver circuit for a quartz resonator of an angular rate sensor |
JP2004088127A (ja) | 1994-06-22 | 2004-03-18 | Seiko Epson Corp | 電子部品素材および電子部品の製造方法 |
JPH0983588A (ja) * | 1995-09-18 | 1997-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | 復調器及び変復調システム及び復調方法 |
CA2353629C (en) | 1998-12-17 | 2005-12-27 | Tokin Corporation | Orientation angle detector |
US6915215B2 (en) * | 2002-06-25 | 2005-07-05 | The Boeing Company | Integrated low power digital gyro control electronics |
US7509830B2 (en) | 2003-06-30 | 2009-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for monitoring a rotating rate sensor |
US7290435B2 (en) | 2006-02-06 | 2007-11-06 | Invensense Inc. | Method and apparatus for electronic cancellation of quadrature error |
JP4924370B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2012-04-25 | パナソニック株式会社 | Σδ型ad変換器およびそれを用いた角速度センサ |
WO2009037499A1 (en) | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Atlantic Inertial Systems Limited | Improvements in or relating to angular velocity sensors |
CN101509772B (zh) * | 2009-03-06 | 2011-01-05 | 重庆大学 | 光学位相检测的高精度硅微机电陀螺仪 |
US8783103B2 (en) | 2009-08-21 | 2014-07-22 | Analog Devices, Inc. | Offset detection and compensation for micromachined inertial sensors |
EP2336717B1 (en) * | 2009-12-21 | 2012-09-19 | STMicroelectronics Srl | Microelectromechanical device having an oscillating mass, and method for controlling a microelectromechanical device having an oscillating mass |
ITTO20091042A1 (it) | 2009-12-24 | 2011-06-25 | St Microelectronics Srl | Giroscopio integrato microelettromeccanico con migliorata struttura di azionamento |
US8539834B2 (en) | 2010-02-15 | 2013-09-24 | Stmicroelectronics S.R.L. | Microelectromechanical gyroscope with calibrated synchronization of actuation and method for actuating a microelectromechanical gyroscope |
CN102109345B (zh) * | 2010-12-13 | 2012-12-12 | 谢元平 | 微机械陀螺数字信号处理方法与装置 |
EP2466257A1 (en) | 2010-12-15 | 2012-06-20 | SensoNor Technologies AS | Method for matching the natural frequencies of the drive and sense oscillators in a vibrating coriolis gyroscope |
EP2647952B1 (en) * | 2012-04-05 | 2017-11-15 | Fairchild Semiconductor Corporation | Mems device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive |
US9625272B2 (en) * | 2012-04-12 | 2017-04-18 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS quadrature cancellation and signal demodulation |
US9611139B2 (en) | 2012-06-29 | 2017-04-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Resonator |
WO2015112780A1 (en) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | Mediatek Singapore Pte. Ltd. | Adaptive cca and tx power level adjustment for dense deployment of wireless networks |
-
2017
- 2017-05-04 US US15/586,404 patent/US10365104B2/en active Active
- 2017-05-10 EP EP17170316.8A patent/EP3249357B1/en active Active
- 2017-05-10 CN CN201710326205.2A patent/CN107367271B/zh active Active
- 2017-05-10 JP JP2017094094A patent/JP6406389B2/ja active Active
- 2017-05-10 KR KR1020170058294A patent/KR101944237B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060009946A1 (en) * | 2003-06-30 | 2006-01-12 | Uwe Betz | Rotational speed sensor comprising a vibrating gyroscope and method for equalising the rotational speed sensor |
JP2008507713A (ja) * | 2004-07-26 | 2008-03-13 | ビーイーアイ テクノロジーズ インコーポレイテッド | 電子的に構成可能な速度センサ回路及び方法 |
JP2008539435A (ja) * | 2005-04-26 | 2008-11-13 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 機械振動子制御エレクトロニクス |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019128327A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 株式会社東芝 | 物理量検出装置 |
JP2019184361A (ja) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 株式会社デンソー | 振動型ジャイロスコープ |
JP7024566B2 (ja) | 2018-04-06 | 2022-02-24 | 株式会社デンソー | 振動型ジャイロスコープ |
JP2022524577A (ja) * | 2019-03-22 | 2022-05-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ジャイロ装置のftrループ |
JP2021025991A (ja) * | 2019-08-02 | 2021-02-22 | アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッドAtlantic Inertial Systems Limited | Memsセンサーピックオフ信号をセンサーの振動共振器から復調する方法、およびピックオフ信号処理システム |
JP7438739B2 (ja) | 2019-08-02 | 2024-02-27 | アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッド | Memsセンサーピックオフ信号をセンサーの振動共振器から復調する方法、およびピックオフ信号処理システム |
JP2021032904A (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-01 | 株式会社村田製作所 | オフセットキャンセル容量型memsジャイロスコープ |
JP2021144025A (ja) * | 2020-03-09 | 2021-09-24 | 株式会社村田製作所 | Memsジャイロスコープ感度補償 |
JP7207441B2 (ja) | 2020-03-09 | 2023-01-18 | 株式会社村田製作所 | Memsジャイロスコープ感度補償 |
JP2021150844A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 株式会社東芝 | 位相補正装置、測距装置及び位相変動検出装置 |
JP7301771B2 (ja) | 2020-03-19 | 2023-07-03 | 株式会社東芝 | 位相補正装置、測距装置及び位相変動検出装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107367271B (zh) | 2020-08-11 |
EP3249357A1 (en) | 2017-11-29 |
KR20170127375A (ko) | 2017-11-21 |
EP3249357B1 (en) | 2020-02-05 |
CN107367271A (zh) | 2017-11-21 |
US10365104B2 (en) | 2019-07-30 |
JP6406389B2 (ja) | 2018-10-17 |
KR101944237B1 (ko) | 2019-01-31 |
US20170328712A1 (en) | 2017-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6406389B2 (ja) | Memsジャイロスコープのためのデジタル制御装置 | |
JP6687130B2 (ja) | 力フィードバック機能を備えた二次センスループ | |
US9869553B2 (en) | Frequency readout gyroscope | |
EP2397818B1 (en) | Oscillator circuit, method for manufacturing oscillator circuit, inertial sensor using the oscillator circuit, and electronic device | |
WO2011045909A1 (ja) | 角速度センサ | |
JP5487546B2 (ja) | 角速度センサ | |
US11175138B2 (en) | MEMS gyroscope control circuit | |
EP2572163A1 (en) | Rate sensor with quadrature rejection | |
JP7436557B2 (ja) | 信号処理システム、および振動構造角速度センサ | |
EP4113060A1 (en) | Driving circuit for controlling a mems oscillator of resonant type | |
JP5316435B2 (ja) | 角速度センサ | |
JP5316434B2 (ja) | 角速度センサ | |
CN115876177A (zh) | Mems陀螺仪的控制电路、mems陀螺仪及控制方法 | |
George et al. | Drive Mode of MEMS Rate Sensors with Software Phase Locked Loop | |
JP2014021092A (ja) | 角速度センサ | |
JP2014041035A (ja) | 角速度センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180530 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180605 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180703 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180821 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180903 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6406389 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |