KR101759378B1 - Mems 자이로스코프에서의 회전 속도를 측정하는 전자 회로 및 그 회로를 작동시키는 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 회로 (1) 는, 스프링 (k) 및 댐핑 엘리먼트 (d) 에 연결된 질량 (m), 상기 질량을 작동시키는 작동 커패시터 (Cact), 및 상기 질량의 운동을 검출하는 검출 커패시터 (Cdet) 를 포함하는 자이로스코프에서의 각속도를 측정한다. 전자 회로 (1) 는, 운동하는 질량에 연결되고, 상기 질량의 진동 주파수와 동일한 저항값에서의 변동을 갖는 측정 저항 (4) 을 포함한다. 상기 저항은 측정 신호 (Sm) 을 공급하기 위해 분극화되며, 상기 측정 신호 (Sm) 는 상기 질량의 진동과 동상 (in phase) 인 캐리어 신호 및 캐리어 신호에 대해 π/2 만큼 위상 시프트된 각속도 신호를 포함한다. 상기 측정 신호는 캐리어 신호에 대해 π/2 만큼 위상 시프트되고, 상기 구동 회로 (3) 로부터 기원하는 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 클록킹되는 적분 유닛 (5) 으로 공급된다. 각속도 신호는 적분 유닛 출력에서 복조된다.

Description

MEMS 자이로스코프에서의 회전 속도를 측정하는 전자 회로 및 그 회로를 작동시키는 방법{ELECTRONIC CIRCUIT FOR MEASURING ROTATIONAL SPEED IN A MEMS GYROSCOPE AND METHOD FOR ACTUATING THE CIRCUIT}
본 발명은 높은 품질 팩터로 MEMS 자이로스코프에서의 회전 속도 또는 각속도를 측정하는 전자 회로에 관한 것이다.
본 발명은 또한 회전 속도를 측정하는 전자 회로를 작동시키는 방법에 관한 것이다.
종래에, MEMS 공진기 디바이스의 적어도 하나의 공진기에 연결된 전자 회로는 또한 각속도 측정을 수행하는데 사용될 수 있다. 각속도는 예를 들어 MEMS 자이로스코프로 1, 2, 또는 3 개의 축들을 따라 측정될 수도 있다. 자이로스코프는 일반적으로 스프링의 형태의 구조에 의해 유지되고 질량 (mass) 에 대해 정의된 댐핑 팩터를 갖는 스프링 상수에 의해 결정된 주파수로 전기적으로 진동으로 설정될 수 있는 적어도 하나의 질량을 포함한다. 각속도는 질량의 진동 속도 및, 각속도에 그리고 그 질량의 진동 운동에 수직인 생성된 힘에 기초하여 결정될 수 있다.
이것을 달성하기 위해, 질량이 결정된 주파수로 그리고 정의된 진폭으로 진동 상태로 구동되는 것을 가능하게 하고 그 질량의 진동에 수직인 방향의 각속도를 측정하는 전자 회로들이 존재한다. 이들 전자 구동 회로들은 바람직하게는 유럽 특허 출원 제 2 259 019 A1 호 및 제 2 336 717 A1 호에 특히 기술된 MEMS 공진기의 운동의 적어도 하나의 축을 따라 진동을 구동하기 위해 위상 고정 루프 내의 진동을 사용한다. 위상 고정 루프는 제 1 방향으로의 공진기 질량의 진동을 유지하는데 사용된다. 회전 속도가 측정 회로에 의해 측정되는 경우, 진동이 또한 제 1 방향의 진동에 대해 π/2 의 위상 시프트를 가지고 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 생성된다. 상대적으로 높은 공급 전압이 또한 요구되기 때문에, 질량의 진동을 유지하는 것 및 회전 속도 측정에 대해 어떠한 전력 소비의 감소도 획득될 수 없다. 그러한 회전 속도 측정 시스템의 시작 시간은 따라서 느리고, 이것은 또한 단점을 구성한다.
헬싱키 기술 대학, 전자공학, 통신 및 자동화 학부, 마이크로 및 나노 과학과의 미코 사우코스키에 의한 명칭이 "System and circuit design for a capacitive MEMS gyroscope" 인 논문 (2008년) (ISBN9789512292974) 에 개시된 1, 2, 또는 3 개의 축들상에서 자이로스코프의 적어도 하나의 MEMS 공진기를 구동하고 그의 각속도를 측정하는 전자 회로에 대한 참조가 또한 행해질 수도 있다. 상술한 바와 같이, 위상 고정 루프가 31 페이지 도 2.9 에 도시된 바와 같이 자이로스코프의 일차 공진기 질량의 진동을 유지하는데 사용된다. 회전 속도 측정은 진동하는 질량의 운동에 수직인 방향에서의 자이로스코프의 이차 공진기에 의해 결정된다. 이것은 시스템의 전기 전력 소비를 감소시키는 것을 가능하게 하지 않고, 이는 단점이다. 각속도 측정을 용이하게 함 없이 진동의 진폭을 조정하기 위해 질량의 진동의 작동과 질량의 운동의 검출 사이에 수개의 섭동들이 또한 관찰되며, 이는 다른 단점을 구성한다.
Sensors 2011 에서 2011년 12월 16일에 발간된, Xu Wang, Wenqi Wu, Bing Luo, Zhen Fang, Yun Li and Qingan Jiang 에 의한 명칭이 "Force to rebalance control of HRG and suppression of its errors on the basis of FPGA" 인 문서 (ISSN 1424-8220) 가 또한 인용될 수도 있다. 이 문서는 FPGA 에 기초하여 반구형 자이로스코프 공진기에 대해 힘을 적응시키는 새로운 개념을 개시한다. 개시된 시스템은 cos(ω·t) 및 sin(ω·t) 신호들에 기초하여 VCO 오실레이터에 의해 질량의 강제된 진동을 제공한다. 그 시스템은 서쪽 전극으로서 정의되는 일차 공진기에 전력을 공급하는 남쪽 전극으로서 정의된 이차 공진기의 운동을 검출한다. 이것은 따라서 일차측 상의 진동을 소거한다. 이러한 제어 루프에서, 위상 및 진폭은 이차측의 운동을 소거하는데 필요한 전력을 정확하게 공급하도록 제어된다.
이러한 시스템의 단점은 그것이 VCO 오실레이터를 사용한다는 것이다. 이것은 진동의 위상 및 진폭을 제어하기 위한 그리고 또한 각속도 측정을 위한 시스템의 전체 전력 소비를 감소시키는 것을 불가능하게 한다. 또한, 이차측으로부터의 정보는 일차 공진기를 진동시키는데 사용된다. 이것은 제조, 및 또한 진동 위상 및 진폭 제어의 정밀도를 복잡하게 한다. 일차측은 이차측에 종속하며, 이는 다른 단점이다.
따라서, 본 발명의 목적은 질량의 진동을 유지하기 위한 신호의 영향을 제거함으로써 용이하게 각속도를 결정하면서 전력 소비를 최소화할 수 있고 복잡하지 않은, MEMS 자이로스코프에서 회전 속도를 측정하는 전자 회로를 제공함으로써 기술의 상술된 상태의 단점들을 극복하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 독립 청구항 1 에 정의된 특징들을 포함하는, MEMS 자이로스코프에서의 회전 속도를 측정하는 전자 회로에 관한 것이다.
MEMS 자이로스코프에서 회전 속도를 측정하는 전자 회로의 특정의 실시형태들은 독립 청구항 2 내지 18 에 정의된다.
회전 속도를 측정하는 전자 회로의 하나의 이점은, 진동하는 질량의 진동에 종속하는 측정 신호의 적분에 후속하여, 각속도 신호를 복조하는 것이 용이하게 가능하다는 사실에 있다. 복조는 운동하는 질량의 진동 주파수에 등가인 주파수의 클록킹 신호에, 및 따라서 구동 회로에서 검출된 캐리어 신호에 기초하여 적분 유닛에서 동기적으로 수행된다. 그러나, 구동 회로에 의해 공급된 이러한 클록킹 신호는 캐리어 신호에 대해 공진기 질량 구동 회로의 제어 루프에서 π/2 만큼 위상 시프트된다. 이것은 이롭게도 상기 각속도 신호가 측정 신호로부터 복조되는 것을 가능하게 한다.
이롭게도, 질량 진동시키고 회전 속도를 측정하는데 어떠한 위상 고정 루프도 사용되지 않는다. 이것은 낮은 전력으로 및 MEMS 공진기의 높은 품질 팩터로 공진기 질량의 진동의 유지에 기초하여 회전 속도를 측정하는 것을 가능하게 한다.
이롭게도, 각속도 데이터를 포함하는 유일한 하나의 신호는 간단한 아날로그-디지털 변환기에 의해 변환 또는 샘플링될 수 있다. 각속도를 측정하는 전자 회로는 종래 기술의 회로에 비해 간단한 방식으로 자이로스코프에서 구현될 수 있다.
이롭게도, 적어도 2 개의 연속적인 적분 위상들이 클록킹 신호의 2 개의 연속적인 하프-주기들에서 적분 유닛에서 제공될 수도 있다. 적분의 각 하프-주기에서, 각속도 신호는 측정 신호로부터 복조된다. 클록킹 신호의 2 개의 하프-주기들의 끝에서, 적분 신호는 각속도 신호의 2 개의 적분 영역들의 가산을 포함한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 또한 MEMS 공진기 자이로스코프에서 회전 속도를 측정하는 전자 회로를 작동시키는 방법에 관한 것이며, 이는 독립 청구항 19 에 정의된 특징들을 포함한다.
방법의 특정의 단계들은 종속 청구항 20 내지 24 에 정의된다.
MEMS 자이로스코프에서의 회전 속도를 측정하는 전자 회로, 및 그 전자 회로를 작동시키는 방법의 목적들, 이점들 및 특징들은 도면들에 의해 예시된 비제한적인 실시형태들에 기초하여 행해진 다음의 설명에서 더 명백하게 나타날 것이다.
- 도 1 은 본 발명에 따른 MEMS 공진기 자이로스코프에서 회전 속도를 측정하는 전자 회로의 컴포넌트들의 단순화된 도면을 도시한다.
- 도 2 는 본 발명에 따라 회전 속도를 결정하기 위해 회전 속도 측정 및 측정 신호의 적분에 관한 신호들의 그래프를 도시한다.
- 도 3 은 본 발명에 따라 회전 속도를 측정하는 전자 회로의 컴포넌트들의 제 1 실시형태를 도시한다.
- 도 4 는 본 발명에 따른 도 3 의 제 1 실시형태의 회전 속도를 측정하는 전자 회로의 부분에서의 여러 신호들의 그래프들을 도시한다.
- 도 5 는 본 발명에 따른 회전 속도를 측정하는 전자 회로의 컴포넌트들의 제 2 실시형태를 도시한다.
- 도 6 은 본 발명에 따른 MEMS 공진기의 질량에 연결된 구동 회로의 전자 컴포넌트들의 단순화된 도면을 도시한다.
- 도 7 은 본 발명에 따른 공진기 질량의 운동을 검출하는 구동 회로의 전류-전압 변환기의 실시형태을ㄹ 도시한다.
- 도 8 은 본 발명에 따른 공진기 질량의 작동 엘리먼트로 작동 신호를 공급하는 구동 회로의 결정 유닛의 실시형태를 도시한다.
다음의 설명에서, 본 기술 분야에서 통상의 기술자에게 잘 알려진, 자이로스코프의 공진기에 직접 연결된 전자 회로의 모든 이들 전자 컴포넌트들은 단순화된 방식으로만 기술될 것이다. 바람직하게는, 자이로스코프는 높은 품질 팩터를 갖는 MEMS 센서 및 공진기를 갖는 자이로스코프이다. 전자 회로의 기본 기능들은 일차 공진기 질량의 진동의 유지에 기초하여 회전 속도를 측정하는 것이다. 이러한 질량은 질량의 기계적 진동의 적합한 진폭으로 결정된 방향으로 진동한다.
도 1 은 MEMS 공진기 자이로스코프에서 회전 속도 및 가속도를 측정하는 전자 회로의 실시형태를 도시한다. 전자 회로는 MEMS 공진기 (2) 에 연결된 구동 회로 (3) 를 포함한다. 이러한 구동 회로 (3) 는, 한편으로는, 공진기 (2) 가 작동 엘리먼트 (Cact) 를 통해 작동되는 것을, 다른 한편으로는, 공진기 (2) 의 질량 (m) 의 운동이 검출 엘리먼트 (Cdet) 를 통해 검출되는 것을 가능하게 한다. 작동 엘리먼트 (Cact) 및 검출 엘리먼트 (Cdet) 는 일반적으로 공진기 (2) 의 컴포넌트들의 일부를 형성하는 것으로 고려될 수도 있지만, 그들은 또한 공진기 (2) 의 구동 회로 (3) 의 일부를 형성하는 것으로 고려될 수도 있다. 질량 (m) 의 진동의 진폭은 도 6 을 참조하여 이후에 설명되는 바와 같이 질량 (m) 의 운동의 측정 또는 검출의 함수로서 구동 회로 (3) 의 제어 루프에서 적응된다.
작동 엘리먼트는 바람직하게는 작동 커패시터 (Cact) 이고, 검출 엘리먼트는 바람직하게는 검출 커패시터 (Cdet) 라는 것을 주목해야 한다. 작동 커패시터 (Cact) 및 검출 커패시터 (Cdet) 의 용량 값은 운동하는 질량 (m) 의 진동에 대해 비례적으로 변화한다. 이들 두 커패시터들은 병렬로 탑재될 수도 있고, 동일한 용량값을 가질 수도 있다. 그러나, 검출 커패시터보다 더 크거나 더 작은 작동 커패시터를 고안하는 것을 생각하는 것도 가능하다.
이하에 상세히 기술되는 구동 회로 (3) 에 더하여, MEMS 자이로스코프는 따라서 일차 공진기로서 정의되는 공진기 (2), 및 하나의 방향에서 또는 결정된 축 상에서 자이로스코프의 회전 속도 (Ω) 를 측정하는 이차 공진기로 형성된다. 이러한 이차 공진기는 운동하는 질량 (m) 에 연결되는 MEMS 측정 엘리먼트 (4) 일 수도 있다. 이러한 이차 공진기는 저항값이 질량 (m) 의 진동 운동의 함수로서 변화하는 적어도 하나의 저항으로 형성될 수도 있다. 이러한 저항은 스트레인 게이지인 것으로 고려될 수도 있다. 저항의 저항값의 변동의 주파수는 검출 커패시터 (Cdet) 의 용량값의 변동의 주파수와 유사하다.
그 저항은 측정 신호 (Sm) 를 그 일단에서 공급하도록 전류원 또는 전압원에 의해 분극화된다. 측정 신호 (Sm) 는 검출 커패시터 (Cdet) 에 의해 검출된 질량 (m) 의 진동의 캐리어 신호로서 정의된 신호, 및 측정될 각속도 (Ω) 에 관련한 신호에 종속한다. 캐리어 신호는 각속도 신호로부터 π/2 만큼 위상 시프트된다. 측정 신호 (Sm) 는 구동 회로로부터 직접 기원하는 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 제어되는 적분 유닛 (5) 으로 공급된다. 적분 유닛 (5) 의 출력의 적분 신호 (SI) 는 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털로 변환되어 프로세싱 유닛 (도시하지 않음) 으로 디지털 데이터 신호 (SD) 를 공급할 수 있다. 이러한 데이터 신호는 적분 유닛 (5) 에 의해 측정 신호 (Sm) 로부터 복조된 회전 속도 데이터를 나타낸다.
클록킹 신호 (SCLK) 는 질량 (m) 의 진동 진폭의 제어를 위한 루프로부터의 구동 회로 (3) 로부터 공급된다. 클록킹 신호 (SCLK) 는 캐리어 신호 주파수와 등가의 주파수를, 그러나 이하에 설명되는 바와 같이 π/2 만큼 시프트된 위상을 갖는다. 그러나, 캐리어 신호는 구동 회로 (3) 의 검출 커패시터 (Cdet) 로부터 기원하는 검출 전류 (Idet) 와 동상이다. 이러한 클록킹 신호는 규칙적으로 이격된 사각형 펄스들로 형성된다. 이것은 양호한 동기화로 적분 유닛 (5) 내의 측정 신호 (Sm) 내에 포함된 각속도 신호를 복조하는 것을 가능하게 한다.
검출 커패시터 (Cdet) 로부터 기원하는 검출 전류 (Idet) 가 가진 질량 (seismic mass) 의 속도에 비례한다는 것을 주목해야 한다. 이러한 검출 전류는 운동에서 설정된 질량의 진동 주파수에 대응하는 주파수 사인 신호이다. 검출 커패시터 (Cdet) 의 고정된 전극으로부터 기원하는 이러한 검출 전류 (Idet) 는, 이 경우에 C·dV/dt 가 0 에 가깝게 된다고 주어지는 경우, 공식 I = dQ/dt = d(C·V)/dt = C·dV/dt + V·dC/dt = V·dC/dt 에 의해 정의된다. 따라서, V·dC/dt 는, 커패시터 (Cdet) 의 용량값이 가진 질량 (m) 의 운동으로 전극들 사이에서 거리 (x) 와 같이 변화하기 때문에, 수학적 도함수 신호 (der) 를 나타낸다. 전극들 사이의 정지시의 거리는 x0 이고 x = x0 + Δx 이며, 여기서 Δx 는 x0 에 대해 매우 작으며, 이것은 분명히 도함수의 이미지 및 따라서 선형 속도를 나타낸다. 이러한 도함수 신호는 캐리어 신호에 대해 π/2 만큼 위상 시프트되고 이하에 설명되는 바와 같이 클록킹 신호 (SCLK) 를 생성하도록 작용할 수도 있다. 예를 들어, 비교기가 클록킹 신호 (SCLK) 를 획득하기 위해 참조 전압과 도함수 신호를 직접 비교하도록 제어 루프에서 사용될 수도 있다.
도 2 는 회전 속도 (Ω) 의 측정을 위한 여러 신호들을 도시한다. 일차 공진기의 질량 (m) 의 유지된 진동으로부터 기원하는 캐리어 신호 (Cdet) 는 이차 공진기로부터의 각속도 신호에 대해 π/2 만큼 위상 시프트된 신호이다. 통상 검출 전류 신호 (Idet) 인 캐리어 신호 (Cdet) 는 사인 신호인 반면, 각속도 신호는 코사인 신호, 즉 π/2 만큼 위상 시프트된 사인 신호이다. 이러한 위상 시프트는 회전에 후속하는 간접적인 코리올리 힘 측정에 관련된다. 저항에 연결되는 이차 공진기 전자 측정 회로는 검출된 진폭에 비례하는 회전 속도를 결정하기 위해 진폭을 측정할 수 있어야 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 저항에 의해 공급되는 측정 신호 (Sm) 는 캐리어 신호에 대해 각도 (α) 만큼 위상 시프트된다. 이러한 측정 신호는 캐리어 신호와 각속도 신호의 가산을 포함한다. 구동 회로의 제어 루프에서 캐리어 신호 (Cdet) 에 대해 π/2 만큼 위상 시프트되는 클록킹 신호 (SCLK) 의 활용으로 인해, 적분 유닛에서 동기 복조를 수행하는 것이 용이하게 가능하다. 각속도 관련 데이터는 적분 신호를 공급하기 위해 포지티브 적분 및/또는 네거티브 적분에 의해 직접 획득될 수도 있다. 적분 신호 (SI) 는 클록킹 신호 (SCLK) 가 제 1 상태에 있는 상태로 제 1 위상에서의 포지티브 적분 동안, 또는 클록킹 신호 (SCLK) 가 제 2 상태에 있는 상태로 제 2 위상에서의 네거티브 적분 동안의 각속도 신호 영역을 나타낸다. 도 2 에서 포지티브 적분 동안의 영역은 포지티브로서 정의되는 반면, 네거티브 적분 동안의 영역은 네거티브로서 정의된다.
클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 하프-주기에서의 제 1 상태 동안, 또는 제 2 하프-주기에서의 제 2 상태 동안, 캐리어 신호의 네거티브 적분 측의 영역이 캐리어 신호의 포지티브 적분 측의 영역과 동일한 경우, 캐리어 신호는 적분 유닛에서 직접 제거될 수도 있다. 결과적으로, 총 캐리어 신호 관련 영역은 클록킹 신호 (SCLK) 에 의한 적분 유닛의 클록킹에 기초하여 포지티브 적분 또는 네거티브 적분 동안 소거된다. 적분 신호 내의 각속도 신호에 관련한 포지티브 영역 및/또는 네거티브 영역만이 포지티브 적분 또는 네거티브 적분의 끝에서 아날로그-디지털 변환기에서 샘플링될 수 있다. 네거티브로서 정의된 적분 영역이 측정된 각속도를 나타내는 2 개의 영역들의 가산을 포함하는 클록킹 신호 (SCLK) 의 하나의 완전한 주기의 끝에서 적분 신호 (SI) 를 공급하기 위해 인버팅되는 것이 제공될 수도 있다. 따라서, 2 개의 적분 영역 값들을 갖는 적분 신호 (SI) 는 각속도를 결정하기 위해 프로세싱 유닛에서의 프로세싱을 위해 아날로그-디지털 변환기에서 변환될 수 있다.
도 2 에 도시된 신호들에 따르면, 클록킹 신호 (SCLK) 가 제 1 상태에, 예를 들어 하이 상태에, 즉 "1" 상태에 있는 경우의 포지티브 적분 동안 포지티브 영역이 획득되는 반면, 클록킹 신호 (SCLK) 가 제 2 상태에, 예를 들어 로우 상태에, 즉 "0" 상태에 있는 경우의 네거티브 적분 동안 네거티브 영역이 획득된다. 그러나, 클록킹 신호가 "0" 상태에 있는 경우 포지티브 적분을, 그리고 클록킹 신호가 "1" 상태에 있는 경우 네거티브 적분을 가지는 것도 가능하다.
각속도 측정이 동작하는 방법을 설명하기 위해, 도 3 은 회전 또는 각 속도를 측정하는 전자 회로의 컴포넌트들의 제 1 실시형태를 도시한다. 제 1 실시형태에서, MEMS 측정 엘리먼트 (4) 는 연결 노드가 질량 (m) 에 기계적으로 연결되지만 전기적으로 절연되는 저항 분압기 (R1, R2) 또는 저항성 브리지로 형성된다. 제 1 저항 (R1) 의 제 1 자유 단부 및 제 2 저항 (R2) 의 제 2 자유 단부는 자이로스코프의 고정된 구조에 기계적으로 연결된다. 따라서, 질량의 진동은 저항성 브리지의 2 개의 저항들 (R1 및 R2) 의 저항 값에서의 변동을 발생시킨다. 제 1 저항 (R1) 의 변동 신호는 제 2 저항 (R2) 의 변동 신호에 대해 π 만큼 위상 시프트되며, 즉 하나의 저항이 당겨질 때 다른 저항은 수축되며, 그 역도 성립한다. 2 개의 저항들 (R1, R2) 은 나노메트릭 디멘젼들의 금속 와이어들의 형태의 스트레인 게이지들일 수도 있다. 이들 2 개의 저항들은 정지시 동일한 저항값을 가질 수도 있다.
저항 브리지 (R1, R2) 는 스위치들 (11, 12, 13, 14) 의 세트를 통해 적어도 하나의 전압원 (도시하지 않음) 에 연결된다. 스위치들의 이러한 세트는 또한 적분 유닛 (5) 의 일부를 형성할 수도 있다. 전압원은 하이 전압 (Vp) 및 로우 전압 (Vn) 을 공급한다. 하이 전압 (Vp) 및 로우 전압 (Vn) 은 바람직하게는 0V 보다 높고, 하이 전압 (Vp) 은 참조 전압 (Vref) 보다 높고 로우 전압 (Vn) 은 참조 전압 (Vref) 보다 낮다. 하이 전압 (Vp) 은 Vref + β·Vref 와 동일할 수도 있는 반면, 로우 전압 (Vn) 은 Vref - β·Vref 와 동일할 수도 있다. 따라서, 전압원은 대략 100 μA 이하일 수도 있는 낮은 전류가 저항들을 통해 흐르도록 2·β·Vref 와 동일한 전압을 공급한다.
제 1 저항 (R1) 의 제 1 자유 단부는 제어 신호 (S0) 에 의해 제어되는 제 1 스위치 (11) 를 통해 로우 전압 (Vn) 에 연결된다. 제 1 저항 (R1) 의 이러한 제 1 단부는 대안적으로 적분 위상들에서 신호 (S0) 의 인버스인 제어 신호 (S1) 에 의해 제어되는 제 2 스위치 (12) 를 통해 하이 전압 (Vp) 에 연결된다. 제 2 저항 (R2) 의 제 2 자유 단부는 신호 (S0) 에 의해 제어되는 제 3 스위치 (13) 를 통해 하이 전압 (Vp) 에 연결된다. 제 2 저항 (R2) 의 제 2 자유 단부는 대안적으로 신호 (S1) 에 의해 제어되는 제 4 스위치 (14) 를 통해 로우 전압 (Vn) 에 연결된다.
제 1 적분, 예를 들어 포지티브로서 정의된 적분을 수행하기 위해, 제 2 및 제 4 스위치들 (12, 14) 은, 특히 신호 (S1) 가 "1" 상태에 있는 채로, 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 폐쇄되도록 제어된다. 역으로, 제 1 및 제 3 스위치들 (11, 13) 은 특히 신호 (S0) 가 "0" 상태에 있는 채로, 제 2 제어 신호 (S0) 에 의해 개방되도록 제어된다. 제 2 적분, 예를 들어 네거티브로서 정의된 적분을 수행하기 위해, 제 1 및 제 3 스위치들 (11, 13) 은, 특히 신호 (S0) 가 "1" 상태에 있는 채로, 제 2 제어 신호 (S0) 에 의해 폐쇄되도록 제어된다. 역으로, 제 2 및 제 4 스위치들 (12, 14) 은 특히 신호 (S1) 가 "0" 상태에 있는 채로, 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 개방되도록 제어된다.
이들 제어 신호들 (S1 및 S0) 은 적분 유닛 (5) 에 공급된 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 그리고 로직 유닛 (도시하지 않음) 을 통해 직접 결정된다. 스위치들 (11, 12, 13, 14) 의 개방 또는 폐쇄의 지속기간은 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태 또는 제 2 상태의 지속기간, 즉 클록킹 신호가 하이 상태에 또는 로우 상태에 있는 때에 대응한다.
측정 신호 (Sm) 는 저항들 (R1 및 R2) 을 연결하는 노드로부터 공급된다. 측정 신호 (Sm) 는 통상 사인 신호이다. 그러나, 저항들의 분극화는 클록킹 신호 (SCLK) 의 각 상태에 관련한 각 적분 위상 후에 변화한다. 결과적으로, 측정 신호 (Sm) 의 극성은 또한 각 하프-주기에서 변화하여, 적분 후에 2 개의 연속적인 위상들이 함께 가산될 동일한 극성의 2 개의 적분 영역들로 획득된다.
측정 신호 (Sm) 는 따라서 무엇 보다도 낮은 값 내부 저항 (Ri) 을 포함하는 적분 유닛 (5) 에 공급된다. 이러한 내부 저항은 저항성 브리지 (R1, R2) 의 노드와 증폭기 (17) 의 제 1 입력 사이에 배치된다. 참조 전압 (Vref) 은 증폭기 (17) 의 제 2 입력에 공급된다. 바람직하게는, 제 1 증폭기 입력은 네거티브 입력인 반면, 제 2 증폭기 입력은 포지티브 입력이다. 적분 커패시터 (Cf) 는 증폭기 (17) 의 네거티브 입력인 제 1 입력과 증폭기 출력 사이에 배치된다. 제 5 스위치 (15) 는 적분 커패시터 (Cf) 에 병렬로 연결된다. 이러한 제 5 스위치 (15) 는 커패시터 (Cf) 가 다른 적분을 위해 제로로 리셋될 때 제어 신호 (Rst) 에 의해 폐쇄되도록 제어되는 방전 스위치이다.
제 5 스위치 (15) 가 개방되는 경우, 적분 커패시터는 측정 신호 (Sm) 를 적분하여, 각속도 신호를 복조한다. 증폭기 출력에서 공급되고 적분 위상의 적어도 하나의 포지티브 또는 네거티브 영역에 관련된 적분 신호 (SI) 는 각속도 데이터를 포함한다. 적어도 하나의 적분 위상의 끝에서 그리고 바람직하게는 클록킹 신호 (SCLK) 의 하나의 완전한 주기를 통해 2 개의 적분 위상들 후에, 샘플링 스위치로서 제 6 스위치 (16) 가 샘플링 제어 신호인 제어 신호 (Samp) 에 의해 폐쇄될 수도 있다. 따라서, 적분 신호 (SI) 는 프로세싱 유닛 (도시하지 않음) 으로 디지털 데이터 신호 (SD) 를 송신하기 위해 아날로그-디지털 변환기 (6) 에서 샘플링된다. 적분 신호의 샘플링은 적분 커패시터의 방전 이전에 발생한다.
도 4 는 특히 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 제어되는 2 개의 연속적인 적분 위상들 갖는, 측정 신호를 적분하기 위해 적분 유닛을 동작시키는 제어 신호들에 관련한 그래프들을 명백히 도시한다. 그것은 캐리어 신호에, 즉 운동하는 질량의 진동에 의존하는 저항기들 (R1, R2) 의 저항값에서의 변동을 보여준다. 제 1 저항 (R1) 의 변동 신호는 사인 신호이고, 제 2 저항 (R2) 의 변동 신호는 또한 사인 신호이지만 제 1 저항 (R1) 의 변동 신호에 대해 π 만큼 위상 시프트된다. 저항들 (R1 및 R2) 에 대한 동일한 그래프들은 또한 저항값 (R1 및 R2) 에서의 각 변동에 대해 π/2 만큼 위상 시프트된 낮은 진폭 각속도 신호를 보여준다.
클록킹 신호 (SCLK) 는 저항값에서의 변동의 주파수와 및 저항 (R1) 에 대한 제 1 그래프에서 도시된 각속도 신호와 등가의 주파수의 사각형 펄스들로 형성된다. 각 적분 위상은 클록킹 신호의 하프-주기에 대응하는 지속기간을 갖는다. 그러나, 연속적인 제 1 및 제 2 적분 위상들 후에, 예를 들어, 포지티브 적분 위상 및 네거티브 적분 위상 후에, 아날로그-디지털 변환기로 적분 신호 (SI) 로부터 전달이 행해져야한다. 이를 달성하기 위해, 제 6 스위치가 예를 들어 "1" 상태에 있는 제어 신호 (Samp) 에 의해 폐쇄되어야 한다. 이러한 제어 신호 (Samp) 는 그 후 예를 들어 제 6 스위치를 개방하기 위해 "0" 상태로 변한다. 이러한 동작 후에, 적분 커패시터는 예를 들어 "1" 상태에 있는 제어 신호 (Rst) 를 통해 제 5 스위치의 폐쇄를 제어함으로써 제로로 리셋되어야 한다. 바람직하게는, 2 개의 연속적인 제어 신호들 (Samp 및 Rst) 은 2 개의 적분 위상들 후에 클록킹 신호 (SCLK) 의 동일한 하프-주기에서 서로 따라온다. 신호들 (Samp 및 Rst) 의 "1" 상태의 지속기간은 클록킹 신호 (SCLK) 의 주기의 1/4 와 동일한 것으로 정의될 수도 있다.
적분 커패시터를 샘플링하고 리셋팅하는 동작 후에, 적분 유닛의 로직 회로는 예를 들어 "1" 상태의 제어 신호 (S1) 을 통해 스위치들 (12 및 14) 을 폐쇄함으로써 제 1 포지티브 적분 위상을 제어한다. 그러나, 스위치들 (11 및 13) 의제어 신호 (S0) 는 "0" 상태에 있다. 이러한 제 1 위상에 후속하여, 제 2 네거티브 적분 위상이 "1" 상태에 있는 제어 신호 (S0) 를 통해 스위치들 (11 및 13) 을 폐쇄함으로써 제어되는 반면, 스위치들 (12 및 14) 은 "0" 상태에 있는 제어 신호 (S1) 에 의해 개방된다. 2 개의 적분 위상들은 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 클릭킹되고 동기화된다.
적분 커패시터가 충분한 전기 전하들을 축적할 수 있다면, 수개의 연속적인 포지티브 및 네거티브 적분 위상들이 수행될 수도 있다는 것이 명백하다. 일반적으로, 제 2 네거티브 적분 위상이 후속하는 제 1 포지티브 적분 위상만을 수행하는 것이 바람직하다. 네거티브 적분 위상을 먼저 수행하고 그 후 제 2 포지티브 적분 위상을 수행하는 것을 생각하는 것도 가능하다.
제 1 실시형태의 변형으로써, 포지티브 적분 위상일 수도 있는 제 1 적분 위상만을 수행하기 위해 전압원 (Vp, Vn) 에 2 개의 저항들 (R1 및 R2) 을 연결하는 2 개의 스위치들 (12 및 14) 만을 갖는 것을 생각하는 것도 가능하다. 스위치들 (12 및 14) 은 클록킹 신호 (SCLK) 가 제 1 상태에 있는 채로 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 폐쇄되며, 이것은 각속도 신호가 클록킹 신호의 하프-주기 동안 적분에 의해 복조되는 것을 가능하게 한다. 클록킹 신호 (SCLK) 가 제 1 상태와는 상이한 제 2 상태에 있는 경우, 스위치들 (12 및 14) 이 적분 신호를 샘플링하고 그 후 적분 커패시터 (Cf) 를 리셋하기 위해 개방된다.
제 1 저항 (R1) 의 제 1 단부를 전압원의 하이 전압 단자 (Vp) 에 그리고 제 2 저항 (R2) 의 제 2 단부를 로우 전압 단자 (Vn) 에 연속하여 연결하는 것을 생각하는 것도 가능하다. 그러나, 제 1 스위치는 측정 신호 (Sm) 을 공급하는, 저항기들을 연결하는 노드와 네거티브 입력인 증폭기 (17) 의 제 1 입력 사이에 배열된다. 제 1 스위치와 제 1 증폭기 입력 사이에 내부 저항이 또한 있을 수도 있다. 이러한 경우에, 제 1 스위치는 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 제어된다. 적분 위상에서, 제 1 스위치는 폐쇄되도록 제어되는 반면, 적분 스위치 및 샘플링 스위치는 개방된다. 측정 신호가 적분되는 클록킹 신호 (SCLK) 의 하프-주기의 끝에서, 적분 신호가 샘플링되고 그 후 적분 커패시터는 적분 하프-주기에 후속하는 하프-주기에서 방전된다.
도 5 는 회전 속도를 측정하는 전자 회로의 컴포넌트들의 제 2 실시형태를 도시한다. 이러한 제 2 실시형태에서, MEMS 측정 엘리먼트 (4) 는 또한 2 개의 저항 (R1, R2) 으로 형성된다. 2 개의 저항을 연결하는 노드는 질량 (m) 에 기계적으로 연결되지만, 이 때 연결 노드는 운동하는 질량과 같은 어스 단자에 전기적으로 연결된다. 제 1 저항 (R1) 의 제 1 자유 단부 및 제 2 저항 (R2) 의 제 2 자유 단부는 자이로스코프의 고정된 구조에 기계적으로 연결된다. 따라서, 질량의 진동은 2 개의 저항들 (R1 및 R2) 의 저항값에서의 변동을 발생시킨다. 제 1 저항 (R1) 의 변동 신호는 바람직하게는 제 2 저항 (R2) 의 변동 신호에 대해 π만큼 위상 시프트된다.
제 2 실시형태에서, 2 개의 저항들 (R1 및 R2) 은 적어도 하나의 전류원 유닛 (7) 에 의해 분극화된다. 바람직하게는, 제 1 전류원은 제 1 자유 단부를 통해 제 1 저항 (R1) 으로 제 1 결정된 전류 (I1) 을 공급하는 반면, 제 2 전류원은 제 2 자유 단부를 통해 제 2 저항 (R2) 으로 제 2 결정된 전류 (I2) 를 공급한다. 2 개의 전류들 (I1 및 I2) 은 바람직하게는 동일한 값이다. 제 1 및 제 2 전류원들 (7) 은 참조 전압 단자 (Vref) 에 연결된다.
제 1 저항 (R1) 의 제 1 자유 단부는 적분 유닛 (5) 로 제 1 측정 신호 (Sm1) 을 공급하는 반면, 제 2 저항 (R2) 의 제 2 자유 단부는 제 1 측정 신호 (Sm1) 에 대해 π만큼 위상 시프트되는 제 2 측정 신호 (Sm2) 를 공급한다. 제 1 및 제 2 측정 신호들 (Sm1 및 Sm2) 은 먼저 적분 유닛 (5) 의 스위치들 (21, 22, 23, 24) 의 세트에 연결된다. 제 1 측정 신호 (Sm1) 는 제 1 스위치 (21) 에 및 제 2 스위치 (22) 에 공급된다. 제 2 측정 신호 (Sm2) 는 제 3 스위치 (23) 에 그리고 제 4 스위치 (24) 에 공급된다. 제 1 및 제 3 스위치들 (21 및 23) 의 출력은 제 1 내부 저항 (Rip) 에 연결되는 반면, 제 2 및 제 4 스위치들 (22 및 24) 의 출력은 제 2 내부 저항 (Rin) 에 연결된다. 제 1 및 제 4 스위치들 (21 및 24) 은 포지티브로서 정의된 적분 위상에 대해 제어 신호 (S1) 에 의해 제어되는 반면, 제 2 및 제 3 스위치들 (22 및 23) 은 네거티브로서 정의된 적분 위상에 대해 제어 신호 (S0) 에 의해 제어된다.
제어 신호 (S1) 가 제 1 및 제 4 스위치들 (21, 24) 을 폐쇄시키는 "1" 상태에 있는 경우, 제 1 측정 신호 (Sm1) 는 제 1 내부 저항 (Rip) 에 연결되고, 제 2 측정 신호 (Sm2) 는 제 2 내부 저항 (Rin) 에 연결된다. 제어 신호 (S0) 는 이러한 포지티브 적분 위상에서 "0" 상태에 있다. 제어 신호 (S0) 가 제 2 및 제 3 스위치들 (22, 23) 을 폐쇄시키는 "1" 상태에 있는 경우, 제 1 측정 신호 (Sm1) 는 제 2 내부 저항 (Rin) 에 접속되고, 제 2 측정 신호 (Sm2) 는 제 1 내부 저항 (Rip) 에 연결된다. 제어 신호 (S1) 는 네거티브 적분 위상에서 "0" 상태에 있다.
적분 유닛 (5) 은 차동 증폭기 (27) 을 포함한다. 제 1 내부 저항 (Rip) 은 차동 증폭기 (27) 의 제 1 입력에 연결되는 반면, 제 2 내부 저항 (Rin) 은 차동 증폭기 (27) 의 제 2 입력에 연결된다. 바람직하게는, 제 1 입력은 포지티브 입력인 반면, 제 2 입력은 네거티브 입력이다.
제 1 적분 커패시터 (Cfp) 는 증폭기 (27) 의 포지티브 입력인 제 1 입력과 차동 증폭기 (27) 의 제 1 네거티브 출력 사이에 배치된다. 제 5 스위치 (25) 는 제 1 적분 커패시터 (Cfp) 에 병렬로 연결된다. 제 5 스위치 (25) 는 제 1 적분 커패시터 (Cfp) 가 다른 적분 동안 제로로 리셋되는 경우 상기 제 5 스위치 (25) 를 폐쇄하도록 제어 신호 (Rst) 에 의해 제어된다. 제 2 적분 커패시터 (Cfn) 는 증폭기 (27) 의 네거티브 입력인 제 2 입력과 차동 증폭기 (27) 의 제 2 포지티브 출력 사이에 배치된다. 제 6 스위치 (26) 는 제 2 적분 커패시터 (Cfn) 에 병렬로 연결된다. 이러한 제 6 스위치 (26) 는 제 2 적분 커패시터 (Cfn) 가 다른 적분 동안 제로로 리셋되는 경우에 상기 제 6 스위치 (26) 를 폐쇄하도록 제어 신호 (Rst) 에 의해 제어된다.
제 1 적분 신호 (SI1) 는 차동 증폭기 (27) 의 제 1 네거티브 출력에 공급되고, 적분 위상의 적어도 하나의 포지티브 또는 네거티브 영역에 관련된다. 이러한 제 1 적분 신호 (SI1) 는 각속도 데이터를 포함한다. 적어도 하나의 적분 위상의 끝에서 그리고 바람직하게는 클록킹 신호 (SCLK) 의 하나의 완전한 주기에서의 2 개의 적분 위상들의 끝에서, 제 7 스위치 (28) 는 제어 신호 (Samp) 에 의해 폐쇄될 수 있다. 따라서, 제 1 적분 신호 (SI1) 는 아날로그-디지털 변환기 (6) 에서 샘플링된다. 제 2 적분 신호 (SI2) 는 차동 증폭기 (27) 의 제 2 포지티브 출력에 공급된다. 원하는 적분 위상들의 끝에서, 제 8 스위치 (29) 는 제어 신호 (Samp) 에 의해 폐쇄될 수 있다. 제 2 적분 신호 (SI2) 는 또한 아날로그-디지털 변환기 (6) 에서 동시에 샘플링된다. 2 개의 샘플링된 신호들에 기초하여, 아날로그-디지털 변환기는 프로세싱 유닛 (도시하지 않음) 으로 디지털 데이터 신호 (SD) 를 송신한다.
신호들 (S0, S1, Rst 및 Samp) 에 의한 제 2 실시형태의 여러 스위치들의 스위칭은 제 1 실시형태의 스위치들의 스위칭과 유사할 수도 있다. 이러한 점에 비추어, 적분 커패시터들의 적분, 샘플링 및 리셋팅 위상들의 설명은 반복되지 않을 것이다. 2 개의 실시형태들의 스위치들은 그의 게이트가 임의의 제어 신호에 의해 제어되는 MOS 트랜지스터들 및 바람직하게는 NMOS 트랜지스터들로 이루어질 수도 있다.
측정 저항들에 대한 분극화 전류원 유닛을 갖는 이러한 제 2 실시형태의 경우, 분극화 전류들 (I1 및 I2) 은 이러한 적응 동작 동안 이득을 또한 보장하기 위해 트리밍될 수도 있다. 제 1 및 제 2 실시형태들에서 내부 저항들 (Ri, Rip, Rin) 이 장착되지 않는 것이 가능하다.
제 2 실시형태의 변형에 따르면, 스위치들의 세트는 제 1 제어 신호 (S1) 가 예를 들어 "1" 상태에 있는 경우에 단일의 적분 위상에 대해 제 1 스위치 (21) 및 제 4 스위치 (24) 만으로 형성될 수도 있다. 그 적분 위상 동안, 적분 스위치들 및 샘플링 스위치들은 개방된다. 측정 신호가 적분되는 클록킹 신호 (SCLK) 의 하프-주기의 끝에서, 적분 신호들은 샘플링되고, 적분 커패시터들은 적분 하프-주기를 뒤따르는 하프-주기에서 후속하여 방전된다.
회전 속도를 측정하는 전자 회로의 구동 회로 (3) 를 기술하는 도 6 에 또한 도시된 바와 같이, MEMS 공진기 (2) 가 사용된다. 이러한 구동 회로 (3) 는 디스크의 그것과 같은 각 회전 속도를 측정하는 높은 품질 팩터를 갖는 MEMS 자이로스코프의 일부를 형성한다. 공진기의 회전은 운동하는 질량 (m) 으로 진동 에너지을 주입할 수 있다. 그러나, MEMS 공진기의 진동 시스템이 자연 공진 주파수를 갖고, 매우 선택적이기 때문에, 이러한 주파수 대역 밖에서 공급된 에너지는 크게 감쇠된다. 결과적으로, MEMS 공진기의 질량에 유도된 진동은 매우 낮다. 관심있는 자이로스코프의 총 질량은 대략 초당 2000 도, 즉 초당 5 회전을 회전하는 것으로 추정된다. 이것은 5 Hz 의 주파수에 대응하는 반면, 관심있는 MEMS 공진기는 대략 20 kHz 의 대역폭을 갖는다. 관련된 주파수들이 상당히 멀리 떨어져 있기 때문에, 구동 회로 (3) 는 일차 공진기를 작동시킨다.
이러한 공진기 (2) 는 따라서 스프링 (k)에, 그 스프링과 병렬인 댐핑 엘리먼트 (d) 에, 검출 커패시터 (Cdet) 에 및 작동 커패시터 (Cact) 에 연결되는 가진 질량 (m) 을 포함할 수도 있다. 작동 커패시터 (Cact) 에 걸쳐 전압을 인가하는 것은 스프링 (k) 및 댐핑 엘리먼트 (d) 를 갖는 질량 (m) 에 의해 형성된 가진 어셈블리에 전기기계적 파워를 공급하기 위해 정전 인력을 발생시킨다. 따라서, 작동 커패시터에 공급된 연속적인 전압 펄스들에 의해 상기 질량 (m) 을 운동 중에 있도록 설정하는 것이 가능하다.
검출 커패시터 (Cdet) 또는 작동 커패시터 (Cact) 의 용량값은 가진 질량 (m) 의 위치의 이미지를 제공하고, 검출 커패시터 (Cdet) 를 통해 구동 회로 (3) 에서 피드백 제어를 수행한다. 따라서, 하나의 방향에서의 일차 속도 또는 힘이 검출 커패시터 (Cdet) 에 의해 측정된다. 그러나, 질량은 작동 커패시터 (Cact) 를 통해 운동 중에 있도록 설정된다.
구동 회로 (3) 는 가진 질량 (m) 의 진동의 정의된 진폭을 유지하는 것을 가능하게 한다. 질량 (m) 의 진동 주파수는 그 일 단부가 자이로스코프의 고정된 구조에 연결되는 스프링의 팩터 (k) 에 의존한다. 가진 질량 (m) 은 바람직하게는 고정된 구조와 같이 어스 단자에 연결된다. 이것은 스프링 (k) 에 의해 보유되는 질량 (m) 의 진동을 작동시키고 질량의 운동을 검출하기 위해 사용되는 2 개의 커패시터들의 적절한 언커플링 (uncoupling) 을 보장한다. 바람직하게는, 가진 질량 (m) 의 운동의 도함수가 판독된다.
구동 회로 (3) 는 검출 커패시터 (Cdet) 의 고정 전극에 연결된 변환 수단 (33) 을 포함한다. 그 커패시터의 다른 전극은 어스 단자에 연결될 수도 있는 운동하는 질량에 연결된다. 검출 커패시터 전극들 사이의 거리는 질량의 운동에 따라 변화한다. 변환 수단은 질량 (m) 의 운동의 전자 아날로그 판독을 수행하는 것을 가능하게 한다. 질량에 고정된 전극과 고정 위치 전극 사이의 거리 (I) 에서의 변동은 질량의 운동의 속도가 측정되는 것을 가능하게 한다. 검출 커패시터의 용량값은 Cdet = ε·S/I 에 의해 주어지며, 여기서 거리 (I) 는 시간에 따른 변수인 반면, 서로 대향햐는 전극들의 면적 (S) 는 일정하게 유지된다.
변환 수단 (33) 은 바람직하게는 검출 커패시터 (Cdet) 로부터의 검출 전류 (Idet) 에 기초하여 질량의 운동의 도함수 신호 (der) 를 출력하는 전류-전압 변환기 (33) 이다. 이러한 도함수 신호 (der) 는 일반적으로 사인 전압 신호이며, 그의 주파수가 운동하는 질량의 진동 주파수에 대응한다. 변환기 (33) 에 의해 출력된 이러한 도함수 신호 (der) 는 결정 유닛 (37) 으로의 제 1 브랜치에서 공급된다.
도함수 신호 (der) 의 진폭은 통상적으로 결정된 기준 또는 설정 포인트 진폭 (ref) 과 비교되어야 한다. 이러한 비교는 결정 유닛 (37) 내의 비교 수단에 의해 또는 변환기 (33) 의 출력과 결정 유닛 (37) 사이의 제 2 브랜치에 배열되는 비교 수단에 의해 수행된다. 기준 또는 설정 포인트 진폭 (ref) 에 대한 도함수 신호 (der) 의 진폭 레벨에 따라, 결정 유닛 (37) 은 작동 커패시터 (Cact) 의 고정 전극에 작동 신호 구동을 공급할 수 있다. 이러한 작동 신호 구동은 가진 질량의 진동을 원하는 진폭에 유지하도록 적응된다.
일반적으로, 결정 유닛 (37) 은 디지털 신호들로서 질량 (m) 에 대한 펄스형 작동 신호들 구동의 공급을 갖는 로직 유닛으로서 작용한다. 작동 커패시터의 고정 전극은 이러한 실시형태에 따라 작동에 대한 포지티브 전압 펄스들을 수신할 수도 있지만, 네거티브 전압 펄스들도 작동을 위해 사용될 수도 있다. 이들 펄스형 신호들은 공급 전압원 (도시하지 않음) 으로부터의 로우 전압값, 예를 들어 0V 와 1.65 V 와 3.3 V 사이의 값을 가질 수도 있는 전압 공급원에 의해 직접 공급된 전압인 하이 전압값 사이에서 정의된다.
바람직하게는, 구동 회로 (3) 는 기준 또는 설정 포인트 진폭 (ref) 과 도함수 신호 (der) 의 진폭을 비교하기 위해 결정 유닛 (37) 외부에 특정의 비교 수단을 포함한다. 이를 달성하기 위해, 도함수 신호 (der) 는 진폭 검출기 (34) 의 입력에 공급된다. 이러한 진폭 검출기는 예를 들어 도함수 신호 (der) 의 가장 높은 포인트를 검출하는 종래의 피크 검출기, 또는 저역 통과 필터가 후속하는 정류기 엘리먼트일 수도 있다. 진폭 검출기 (34) 의 출력에 있는 비교기 (35) 는 도함수 신호 (der) 의 진폭을 설정 포인트 진폭 (ref) 과 비교한다. 도함수 신호 진폭은 비교기 (35) 의 네거티브 입력에 공급되는 반면, 설정 포인트 진폭 (ref) 은 비교기 (35) 의 포지티브 입력에 공급된다. 도함수 신호 진폭이 설정 포인트 진폭보다 낮은 경우, 이것은 질량 진동 진폭이 증가되어야 하는 반면, 반대의 경우에는 운동하는 질량 진동 진폭이 감소되어야 한다는 것을 의미한다.
비교기 (35) 의 출력의 비교 신호는 또한 결정 유닛 (37) 으로 진폭 레벨 제어 신호 (cmd) 를 전달하기 위해 정정 필터 (36) 를 통과해야 한다. 이러한 제어 신호 (cmd) 는 운동하는 질량의 진동 진폭이 급속히 증가되어야 하는 경우에 도함수 신호 (der) 의 가장 높은 포인트보다 높다. 그러나, 이러한 제어 신호 (cmd) 는 운동하는 질량의 진동 진폭이 급속히 감소되어야 하는 경우에는 도함수 신호 (der) 의 가장 낮은 포인트보다 낮다. 따라서, 작동 커패시터 (Cact) 로 결정 유닛 (37) 에 의해 공급된 전압 펄스들 구동은 제 2 브랜치에서 공급된 비교 신호 (cmd) 와 제 1 브랜치에서 공급된 도함수 신호 (der) 사이의 비교에 의존한다.
구동 회로 (3) 는 또한 구동 회로 (3) 를 작동시키는 초기 위상에서 사용되는 스타트 발생기 (39) 를 포함한다. 발생기 (39) 는 스위칭 신호 (Sc) 에 의해 제어되는 멀티플렉서 (38) 를 통해 작동 커패시터 (Cact) 로 스타트 신호를 전달한다. 그 멀티플렉서의 다른 입력은 결정 유닛 (37) 으로부터의 작동 신호 구동ㅇ르 수신하지만 초기 스타트 위상에서, 스위칭 신호 (Sc) 는 스타트 발생기 (39) 가 작동 커패시터 (Cact) 에 연결되는 것을 허용한다.
공진기 (2) 의 질량 (m) 을 작동시키는 스타트 발생기 (39) 에 대한 스타트 신호의 주파수는 자연 스프링 주파수와 동기화되지 않는다. 이것은 작동 스타트 신호 및 진동 신호의 결합이 그 신호들의 위상 시프트에 기인하여 최소 진폭 (제로) 및 최대 진폭을 통과한다는 것을 의미한다. 이것은 간단한 RC 오실레이터가 예를 들어 작동 스타트 신호를 발생시키는 발생기 (39) 에 사용될 수도 있기 때문에 본 경우에서는 크게 중요하지 않다. 그러나, 다른 타입의 오실레이터가 또한 진동 진폭에 대한 피드백 없이 사용될 수 있을 것이다.
카운터 (도시하지 않음) 에 의해 결정된 시간 후에, 멀티플렉서 (38) 는 공급된 기준 값 (ref) 에 기초하여 진동 진폭 피드백 루프를 폐쇄하기 위해 작동 커패시터 (Cact) 에 결정 유닛 (37) 을 연결하도록 스위칭 신호 (Sc) 에 의해 제어된다. 도함수 신호 (der) 는 그 신호가 피드백 루프에서 사용될 수 있기에 충분한 레벨을 가져야 하며, 이것은 스타트 시에 스타트 발생기 (39) 에 의한 작동 스타트 신호를 요구하는 것이 필요한 이유이다.
결정 유닛 (37) 은 또한 각속도 측정을 위한 클록킹 신호 (SCLK) 를 공급한다. 이전에 나타낸 바와 같이, 이러한 클록킹 신호는 검출 전류 (Idet) 에 의해 나타낸 캐리어 신호로부터 π/2 만큼 위상 시프트된 사인 신호가 참조 전압 (ref) 과 비교된 후에 공급된다.
도 7 은 진동하는 질량의 운동을 검출하고 운동 도함수 신호 (der) 를 공급하기 위해 사용되는 전류-전압 변환기 (33) 의 실시형태를 도시한다. 고정 전극인, 검출 커패시터 (Cdet) 의 전극들 중 하나는 증폭기 (43), 예를 들어 연산 증폭기의 네거티브 입력에 연결된다. 가진 질량 (m) 에 연결된 이동하는 전극인 다른 커패시터 전극은 바람직하게는 공급 전압원의 어스 단자에 연결된다. 참조 전압 (Vref) 은 증폭기 (43) 의 포지티브 입력에 공급된다. 저항 (R) 은 증폭기 (43) 의 네거티브 입력과 도함수 신호 (der) 를 전달하는 증폭기 출력을 연결한다. 도함수 신호 (der) 는 따라서 도함수 신호 (der) 의 공통 모드 전압을 정의하는 참조 전압 (ref) 에 대한 사인 전압 신호이다. 그 신호는 또한 MEMS 공진기가 고도로 선택적인 주파수를 갖는 높은 품질 팩터를 갖기 때문에 사인파이다.
도 8 은 디지털 신호들로서 펄스형 신호들 구동을 공급하는 로직 유닛을 나타내는 결정 유닛 (37) 의 실시형태를 도시한다. 결정 유닛 (37) 은 무엇보다도 고속 비교기들인 2 개 증폭기들 (71 및 72) 을 포함한다. 각 비교 증폭기 의 출력은 디지털 신호의 "1" 상태를 나타내는 하이 레벨에, 또는 "0" 상태를 나타내는 로우 레벨에 있다. 제 1 증폭기 (71) 는 네거티브 입력에서 참조 전압 (ref) 을 그리고 포지티브 입력에서 도함수 신호 (der) 를 수신한다. 이러한 제 1 차동 증폭기 (71) 의 출력은 직접 각속도 측정을 위한 클록킹 신호 (SCLK) 를 공급한다. 제 2 증폭기 (72) 는 네거티브 입력에서 진폭 제어 신호 (cmd) 를 그리고 포지티브 입력에서 도함수 신호 (der) 를 수신한다. 도함수 신호 (der) 가 참조 전압 (Vref) 및 제어 신호 (cmd) 보다 높은 경우, 증폭기들 (71, 72) 의 출력은 "1" 상태에 있다. 도함수 신호 (der) 가 참조 전압 (Vref) 및 제어 신호 (cmd) 보다 낮은 경우, 증폭기들 (71, 72) 의 출력은 "0" 상태에 있다.
결정 유닛 (37) 은 또한 제 1 입력에서 제 1 증폭기 (71) 로부터의 출력 신호를, 그리고 제 2 입력에서 제 1 인버터 (73) 에 의해 인버팅된 제 2 증폭기 (72) 로부터의 출력 신호를 수신하는 제 1 AND 게이트 (75) 를 포함한다. 결정 유닛 (37) 은 또한 제 1 입력에서 제 2 증폭기 (72) 로부터의 출력 신호를, 그리고 제 2 입력에서 제 2 인버터 (74) 에 의해 인버팅된 제 1 증폭기 (71) 로부터의 출력 신호를 수신하는 제 2 AND 게이트 (76) 를 포함한다. 제 1 AND 게이트 (75) 로부터의 출력 신호는 OR 게이트 (77) 의 제 1 입력에 공급되는 반면, 제 2 AND 게이트 (76) 로부터 출력 신호는 OR 게이트 (77) 의 제 2 입력에 공급된다. OR 게이트 (77) 에 의해 출력된 예비 작동 신호는 또한 디지털 신호와 같은 펄스형 신호인, 결정 유닛 (37) 의 출력으로 작동 신호 구동을 전달하기 위해 전압 부스터 엘리먼트 (78) 를 통과할 수도 있다. 작동 신호의 펄스들은 도함수 신호 (der) 와 비교하여 제어 신호 (cmd) 의 레벨, 및 참조 전압 (Vref) 의 레벨에 따라 배열된다.
OR 게이트 (77) 의 출력에서 공급되는 예비 작동 신호는 즉시 작동 커패시터를 작동시키는데 사용될 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 그러나, OR 게이트 (77) 의 출력에서 획득된 신호는 바람직하게는 MEMS 공진기에 공급되는 에너지를 최대화하기 위해 집적 전자 회로의 가장 높은 공급 전압의 레벨의 함수로서 전압 부스터 엘리먼트 (78) 에 의해 레벨에서 시프트되어야 한다.
위에 기술된 전자 구동 회로 및 공진기는 통상적으로 하나의 방향에서 또는 정의된 축상에서 자이로스코프의 각속도를 측정하기 위해 제공된다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 높은 품질 팩터를 갖는 MEMS 타입 자이로스코프에 대해 1, 2, 또는 3 개의 축들 상에서 각속도 측정을 위해 하나 이상의 질량들을 갖는 전자 회로의 개념을 사용하는 것을 생각하는 것이 완전히 가능하다.
주어진 설명으로부터, MEMS 공진기를 갖는 자이로스코프에서 각속도를 측정하는 전자 회로 및 그 전자 회로를 작동시키는 방법의 수개의 변형들이 청구범위에 의해 정의된 발명의 범위로부터 일탈하지 않고 통상의 기술자에 의해 고안될 수 있다. 단일의 비교기 유닛이 클록킹 신호를 공급하기 위해 도함수 신호를 기준 신호와 비교하기 위해 사용될 수도 있다.

Claims (24)

  1. MEMS 공진기를 갖는 자이로스코프에서 회전 속도를 측정하는 전자 회로 (1) 로서,
    상기 전자 회로는 상기 자이로스코프의 적어도 하나의 공진기 (2) 에 연결되고, 상기 공진기는 스프링 (k) 및 댐핑 엘리먼트 (d) 에 의해 상기 자이로스코프의 구조에 연결되는 질량 (m), 구동 회로 (3) 에 의해 공급되는 작동 신호 (구동) 에 기초하여 하나의 방향에서 상기 질량을 운동 중에 있게 설정하는 작동 엘리먼트 (Cact), 및 상기 구동 회로 (3) 의 제어 루프에서 상기 운동하는 질량의 진동 진폭의 적어도 하나의 레벨을 적응시키기 위해 상기 질량의 운동을 검출하는 검출 엘리먼트 (Cdet) 를 포함하고,
    상기 전자 회로 (1) 는, 상기 운동하는 질량에 연결되고, 그의 저항값이 상기 운동하는 질량의 진동 주파수와 동일한 주파수로 변화하는 적어도 하나의 저항의 형태의 측정 엘리먼트 (4) 로서, 상기 저항은 그 단부들 중 하나에서 적어도 하나의 측정 신호 (Sm) 을 공급하기 위해 분극화되며, 상기 측정 신호 (Sm) 는 상기 운동하는 질량의 진동과 동상 (in phase) 인 캐리어 신호 및 π/2 만큼 위상 시프트된 각속도 신호의 결합으로 형성되는, 상기 측정 엘리먼트 (4) 를 포함하며,
    상기 전자 회로 (1) 는, 상기 구동 회로 (3) 의 상기 제어 루프로부터 기원하는 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 클록킹되는 적분 유닛 (5) 으로서, 상기 클록킹 신호는 상기 캐리어 신호와 동상인 상기 검출 엘리먼트 (Cdet) 의 검출 신호에 대해 π/2 만큼 위상 시프트되어, 상기 적분 유닛이 상기 측정 신호로부터 상기 각속도 신호를 복조하는 것을 가능하게 하는, 상기 적분 유닛 (5) 을 포함하고,
    상기 측정 엘리먼트 (4) 는, 저항 브리지의 형태로 장착된 적어도 2 개의 저항들 (R1, R2), 및 상기 운동하는 질량에 기계적으로 연결되는 상기 2 개의 저항들을 연결하는 노드를 포함하고,
    상기 제 1 저항 (R1) 의 저항값에서의 변동은 상기 제 2 저항 (R2) 의 저항값에서의 변동에 역 (inverse) 인 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 엘리먼트는 검출 커패시터 (Cdet) 이고,
    상기 구동 회로 (3) 는 상기 검출 커패시터의 검출 전류 (Idet) 에 기초하여 상기 질량의 운동의 수학적 도함수 신호 (der) 를 출력하는 전류-전압 변환기 (33) 를 포함하며,
    상기 클록킹 신호 (SCLK) 는 상기 도함수 신호 (der) 를 참조 전압 (Vref) 과 비교하는 적어도 하나의 비교기 (71) 의 출력에서 획득되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류-전압 변환기 (33) 는, 네거티브 입력이 상기 검출 커패시터 (Cdet) 의 고정 전극에 연결되고, 포지티브 전극이 상기 참조 전압 (Vref) 을 수신하는 증폭기 (43), 및 상기 증폭기 (43) 의 상기 네거티브 입력과 출력 사이에 배치되어, 상기 참조 전압 (Vref) 을 기준으로 하여 상기 참조 전압 위의 포지티브 교번 (alternation) 및 상기 참조 전압 아래의 네거티브 교번을 갖는 사인 형태의 상기 도함수 신호 (der) 를 공급하는 저항 (R) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 저항들 (R1, R2) 은 적어도 하나의 전압원 (Vp, Vn) 에 의해 분극화되고,
    상기 측정 신호 (Sm) 는 상기 2 개의 저항들을 연결하는 상기 노드에 공급되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 신호 (Sm) 를 공급하는 상기 2 개의 저항들 (R1, R2) 을 연결하는 상기 노드는 상기 적분 유닛 (5) 의 입력에 있는 스위치에 연결되고, 상기 스위치는 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의존하는 제어 신호에 의해 제어되며,
    상기 스위치는 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태에서의 적분 위상에서 폐쇄된 상태에, 그리고 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 2 상태에서 개방된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 저항 (R1) 의 제 1 자유 단부 및 상기 제 2 저항 (R2) 의 제 2 자유 단부는 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의존하는 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 제어되는 2 개의 스위치들 (12, 14) 의 세트를 통해 상기 전압원의 하이 전위 단자 (Vp) 에 그리고 로우 전위 단자 (Vn) 에 역으로 연결되고,
    상기 제 1 및 제 2 스위치들은 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태에서의 적분 위상에서 폐쇄된 상태에, 그리고 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 2 상태에서 개방된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 저항 (R1) 의 제 1 자유 단부 및 상기 제 2 저항 (R2) 의 제 2 자유 단부는 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의존하는 제어 신호들 (S0, S1) 에 의해 제어되는 스위치들 (11, 12, 13, 14) 의 세트를 통해 상기 전압원의 하이 전위 단자 (Vp) 에 그리고 상기 전압원의 로우 전위 단자 (Vn) 에 역으로 및 교번하여 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치들의 세트는 상기 전압원의 상기 로우 전위 (Vn) 에 상기 제 1 저항 (R1) 의 상기 제 1 단부를 연결하는 제 1 스위치 (11), 상기 전압원의 상기 하이 전위 (Vp) 에 상기 제 1 저항의 상기 제 1 단부를 연결하는 제 2 스위치 (12), 상기 전압원의 상기 하이 전위 (Vp) 에 상기 제 2 저항 (R2) 의 상기 제 2 단부를 연결하는 제 3 스위치 (13) 및 상기 전압원의 상기 로우 전위 (Vn) 에 상기 제 2 저항 (R2) 의 상기 제 2 단부를 연결하는 제 4 스위치 (14) 를 포함하고,
    상기 제 2 및 제 4 스위치들 (12, 14) 은 상기 제 1 및 제 3 스위치들 (11, 13) 이 개방된 채로 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태 동안 제 1 적분 위상에서 폐쇄되도록 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 제어되며,
    상기 제 1 및 제 3 스위치들 (11, 13) 은 상기 제 2 및 제 4 스위치들 (12, 14) 이 개방된 채로 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 2 상태 동안 제 2 적분 위상에서 폐쇄되도록 제 2 제어 신호 (S0) 에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적분 유닛 (5) 은, 제 1 입력이 상기 측정 신호 (Sm) 를 수신하고 제 2 입력이 참조 전압 (Vref) 을 수신하는 증폭기 (17), 상기 증폭기 (17) 의 상기 제 1 입력과 출력 사이에 배치되어 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태에서의 적분 위상에서 적분 신호 (SI) 를 공급하는 적분 커패시터 (Cf) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 증폭기 (17) 의 상기 제 1 입력은 네거티브 입력이고,
    상기 증폭기 (17) 의 상기 제 2 입력은 포지티브 입력이며,
    방전 스위치 (15) 가 상기 적분 커패시터 (Cf) 에 병렬로 연결되어, 상기 적어도 하나의 적분 위상의 전 또는 후에 방전 제어 신호 (Rst) 에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자 회로 (1) 는 상기 적분 신호 (SI) 를 샘플링하고 디지털 데이터 신호 (SD) 를 공급하는 아날로그-디지털 변환기 (6) 를 포함하고,
    상기 적분 유닛 (5) 의 샘플링 스위치 (16) 는 상기 증폭기 (17) 출력과 상기 변환기 (6) 입력 사이에 배치되며,
    상기 샘플링 스위치는 샘플링 제어 신호 (Samp) 에 의해 제어되어, 적어도 하나의 적분 위상 직후에 그리고 상기 적분 커패시터 (Cf) 로부터의 방전 제어 (Rst) 전에 상기 변환기로 상기 적분 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항들을 연결하는 노드는 어스 단자에 연결되고,
    상기 2 개의 저항들 (R1, R2) 은 전류원 유닛 (7), 즉 상기 제 1 저항 (R1) 의 제 1 단부에 연결되는 제 1 전류원 (I1) 및 상기 제 2 저항 (R2) 의 제 2 단부에 연결되는 제 2 전류원 (I2) 에 의해 분극되고,
    제 1 측정 신호 (Sm1) 는 상기 제 1 저항 (R1) 의 상기 제 1 단부로 공급되며,
    제 2 측정 신호 (Sm2) 는 상기 제 2 저항 (R2) 의 상기 제 2 단부로 공급되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 저항 (R1) 의 상기 제 1 단부는 상기 적분 유닛 (5) 의 입력에서 제 1 스위치 (21) 에 연결되고,
    상기 제 2 저항 (R2) 의 상기 제 2 단부는 상기 적분 유닛 (5) 의 입력에서 제 2 스위치 (24) 에 연결되며,
    상기 제 1 및 제 2 스위치들 (21, 24) 은 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의존하는 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 제어되고, 상기 제 1 및 제 2 스위치들은 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태에서의 적분 위상에서 폐쇄된 상태에, 그리고 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 2 상태에서 개방된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 저항 (R1) 의 상기 제 1 단부는 상기 적분 유닛 (5) 의 입력에서 제 1 스위치 (21) 및 제 2 스위치 (22) 에 연결되고,
    상기 제 2 저항 (R2) 의 상기 제 2 단부는 상기 적분 유닛 (5) 의 입력에서 제 3 스위치 (23) 및 제 4 스위치 (24) 에 연결되며,
    상기 제 1 및 제 4 스위치들 (21, 24) 은 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의존하는 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 제어되고,
    상기 제 2 및 제 3 스위치들 (22, 23) 은 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의존하는 제 2 제어 신호 (S0) 에 의해 제어되며,
    상기 제 1 및 제 4 스위치들 (21, 24) 은 제 1 적분 위상에서 상기 제 1 제어 신호 (S1) 에 의해 폐쇄되는 반면, 상기 제 2 및 제 3 스위치들 (22, 23) 은 개방되고,
    상기 제 2 및 제 3 스위치들 (22, 23) 은 제 2 의 연속적인 적분 위상에서 상기 제 2 제어 신호 (S0) 에 의해 폐쇄되는 반면, 상기 제 1 및 제 4 스위치들 (21, 24) 은 개방되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 적분 유닛 (5) 은, 제 1 입력이 적분 위상에서 적어도 상기 제 1 측정 신호 (Sm1) 를 수신하고 제 2 입력이 상기 적분 위상에서 적어도 상기 제 2 측정 신호 (Sm2) 를 수신하는 차동 증폭기 (27) 를 포함하고,
    제 1 적분 커패시터 (Cf1) 가 상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 1 입력과 제 1 출력 사이에 배치되어, 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태에서의 상기 적분 위상에서 제 1 적분 신호 (SI1) 를 공급하며,
    제 2 적분 커패시터 (Cf2) 가 상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 2 입력과 제 2 출력 사이에 배치되어, 제 2 적분 신호 (SI2) 를 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 1 입력은 포지티브 입력이고,
    상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 2 입력은 네거티브 입력이며,
    제 1 방전 스위치 (25) 가 상기 제 1 적분 커패시터 (Cf1) 에 병렬로 연결되어 적어도 하나의 적분 위상 전 또는 후에 방전 제어 신호 (Rst) 에 의해 제어되고,
    제 2 방전 스위치 (26) 가 상기 제 2 적분 커패시터 (Cf2) 에 병렬로 연결되어 적어도 하나의 적분 위상 전 또는 후에 상기 방전 제어 신호 (Rst) 에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전자 회로 (1) 는 상기 제 1 적분 신호 (SI1) 및 상기 제 2 적분 신호 (SI2) 를 샘플링하고 디지털 데이터 신호 (SD) 를 공급하는 아날로그-디지털 변환기 (6) 를 포함하고,
    상기 적분 유닛 (5) 의 제 1 샘플링 스위치 (28) 는 상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 1 출력과 상기 아날로그-디지털 변환기 (6) 의 제 1 입력 사이에 배치되며,
    상기 적분 유닛 (5) 의 제 2 샘플링 스위치 (29) 는 상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 2 출력과 상기 아날로그-디지털 변환기 (6) 의 제 2 입력 사이에 배치되고,
    상기 제 1 및 제 2 샘플링 스위치들 (28, 29) 은 샘플링 제어 신호 (Samp) 에 의해 제어되어, 적어도 하나의 적분 위상 직후에 그리고 상기 적분 커피시터들 (Cf1, Cf2) 을 방전하기 위한 제어 신호 (Rst) 전에 상기 변환기로 상기 제 1 및 제 2 적분 신호들을 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1).
  19. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 MEMS 공진기를 갖는 자이로스코프에서 회전 속도를 측정하는 전자 회로 (1) 를 작동시키는 방법으로서,
    - 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의존하는 적분 위상에서 적분 유닛 (5) 으로 상기 공진기 질량의 진동에 의존하는 적어도 하나의 측정 저항 (4) 을 통해 측정 신호 (Sm) 을 공급하는 단계, 및
    - 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태의 하프-주기의 지속기간 동안 상기 적분 유닛 (5) 출력에서 상기 측정 신호로부터 복조되는 상기 각속도 신호에 관련한 적분 신호 (SI) 를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1) 를 작동시키는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전자 회로 (1) 는 저항 브리지의 형태로 장착되고, 적어도 하나의 전압원 (Vp, Vn) 또는 전류원 유닛 (7) 에 의해 분극화되는 적어도 2 개의 저항들 (R1, R2) 을 포함하고,
    상기 2 개의 저항들을 연결하는 노드는 상기 운동하는 질량에 기계적으로 연결되며,
    상기 제 1 저항 (R1) 의 저항값에서의 변동은 상기 제 2 저항 (R2) 의 저항값에서의 변동에 역 (inverse) 이고,
    상기 측정 신호 (Sm) 는 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태에서의 제 1 적분 위상 동안 상기 적분 유닛에 공급되며,
    역의 측정 신호 (Sm) 가 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 2 상태에서의 제 2 적분 위상 동안 상기 적분 유닛 (5) 에 공급되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1) 를 작동시키는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 적분 위상의 끝에서, 상기 적분 신호 (SI) 는 아날로그-디지털 변환기 (6) 로 공급되고,
    상기 적분 신호가 상기 변환기로 공급된 후에, 상기 적분 커피시터 (Cf) 는 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 클록킹되는 동안 다른 적분 위상 전에 방전되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1) 를 작동시키는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 전자 회로 (1) 는 저항 브리지 형태로 장착된 적어도 2 개의 저항들 (R1, R2) 을 포함하고, 상기 저항들 (R1, R2) 을 연결하는 노드는 어스 단자에 연결되며,
    제 1 전류원 (I1) 은 제 1 저항 (R1) 의 제 1 단부에 연결되어 상기 적분 유닛 (5) 으로 제 1 측정 신호 (Sm1) 를 공급하고, 제 2 전류원 (I2) 은 제 2 저항 (R2) 의 제 2 단부에 연결되어 상기 적분 유닛 (5) 으로 제 2 측정 신호 (Sm2) 를 공급하고,
    상기 제 1 및 제 2 적분 신호들 (SI1, SI2) 은 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들에 기초하여 및 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 제 1 상태에서의 적분 위상 동안 상기 적분 유닛에 의해 출력되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1) 를 작동시키는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 적분 위상의 끝에서, 상기 제 1 및 제 2 적분 신호들 (SI1, SI2) 은 아날로그-디지털 변환기 (6) 로 공급되고,
    상기 제 1 및 제 2 적분 신호들이 상기 변환기로 공급된 후에, 상기 적분 커피시터들 (Cf1, Cf2) 은 상기 클록킹 신호 (SCLK) 에 의해 클록킹되는 동안 다른 적분 위상 전에 방전되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1) 를 작동시키는 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 신호 (Sm1) 는 제 1 적분 위상에서 상기 적분 유닛 (5) 의 차동 증폭기 (27) 의 제 1 입력으로 공급되고,
    상기 제 2 측정 신호 (Sm2) 는 상기 제 1 적분 위상에서 상기 차동 증폭기 (27) 의 제 2 입력으로 공급되며,
    상기 제 1 측정 신호 (Sm1) 는 제 2 적분 위상에서 상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 2 입력으로 공급되고,
    상기 제 2 측정 신호 (Sm2) 는 상기 제 2 적분 위상에서 상기 차동 증폭기 (27) 의 상기 제 1 입력으로 공급되며,
    상기 제 1 및 제 2 적분 신호들 (SI1, SI2) 은 상기 클록킹 신호 (SCLK) 의 하나의 완전한 주기의 끝에서 상기 적분 유닛에 의해 출력되는 것을 특징으로 하는 전자 회로 (1) 를 작동시키는 방법.
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