TWI536622B - 具有使用時域轉換器所降低的加速度靈敏度及相位雜訊之共振器 - Google Patents

Description

具有使用時域轉換器所降低的加速度靈敏度及相位雜訊之共振器

本發明係關於一種共振器，以及一種用於提供時域轉換器之共振器之方法。

既存共振器使用各種物理機制以產生用於計時應用的可用共振。範例包括，例如，結構模式共振及塊體聲波共振。然而，由於對外動振動(例如，擾動、加速度等)的靈敏度並包含時間相依相位雜訊，既存技術全部在計時準確性上受損。例如，作為分散組件或嵌入在半導體基材上製造之既存電子電路內的組件之任一者，此等缺點降低用於計數應用之共振器的準確性及效用。由於感測共振的電容法，因此相位雜訊或輸出共振器頻率的抖動可導致正弦曲線輸出。例如，由於由傳感技術引入的雜訊，此正弦曲線輸出在本質上可係雜訊。當經由鎖相迴路(PLL)或延遲鎖定迴路(DLL)控制迴路將雜訊正弦曲線輸出反饋入共振器時，結果係不穩定的反饋電路。此外，因為訊號係電容地或基於壓電效應量測的，彼等可對外部振動或可能導致共振模式之時間相依變形-該訊號的形狀、頻率、或相位-的任何事物靈敏。目前的共振器缺乏有效機構以獨立地量測或取消此環境雜訊作用。

本文描述強固、低成本、及高解析度雙振子共振器的數個實施例，及實作及使用其的方法。揭示包含框架、第一及第二振子、第一及第二相對位置轉換器半部、及驅動器之共振器的一實施例。將第一振子組態成相對於該框架振盪並將第一驅動器組態成以第一振子的共振頻率驅動第一振子。該第一及第二振子具有實質相同的共振頻率，並設計成以實質相同的方式回應框架的外部擾動。將該相對位置轉換器的第一及第二半部分別安裝置於第一及第二振子。當第一振子振盪時，在第一及第二振子之間有相對運動，使得當第一及第二轉換器半部彼此通過時，相對位置轉換器在每個振盪中通過閉狀態。

本文也揭示提供具有時域轉換器之共振器的方法。該方法藉由設置框架並將第一振子組態成相對於該框架振盪而開始。其次，以該第一振子的共振頻率驅動該第一振子。在其他步驟中，將相對位置轉換器的第一半部安裝置於第一振子，並設置具有與該第一振子實質相同之該共振頻率的第二振子。將該第一及第二振子設計成以實質相同方式回應框架的外部擾動。當第一振子振盪時，在第一及第二振子之間有相對運動。將該相對位置轉換器的第二半部安裝至該第二振子，使得當該第一及第二轉換器半部在每個振盪中彼此通過時，該相對位置轉換器通過閉狀態。然後將振盪週期判定為該相對位置轉換器的連續閉狀態之間的差。

參考下文所提供之該等隨附圖式及範例實施例的詳細 描述，本揭示發明的其他特性及優點將立即為熟悉本發明的人士所認可。

圖1描繪具有已降低的相位雜訊及對外部擾動及/或其他現象之最小靈敏度的共振器10之實施例的頂視圖。共振器10包含框架12、個別的第一及第二振子14及16、個別的第一及第二相對位置轉換器半部18及20、及驅動器22(顯示於圖2A-2C中)。將驅動器22組態成以第一振子的共振頻率驅動第一振子14。將共振器10組態成使得當第一振子14相對於框架12振盪時，在第一及第二振子14及16之間有相對運動。以任何組態將第一及第二相對位置轉換器半部18及20分別安裝置於第一及第二振子14及16，使得在第一振子14的各振盪期間，當第一及第二相對位置轉換器半部18及20彼此通過時，相對位置轉換器通過閉狀態。將具有實質相同之共振頻率的第一及第二振子14及16設計成以實質相同的方式回應框架12的外部擾動。

圖2A-2C係顯示當第一振子14相對於框架12振盪時，其之各種可能位置的共振器10之一實施例的側/橫剖面視圖。圖2B描畫在閉狀態中的第一及第二相對位置轉換器半部18及20。圖2A及2C描繪在開狀態中的第一及第二相對位置轉換器半部18及20。圖2A-2C也顯示驅動器22的實施例，其中驅動器22係位於第一振子14上方 的電極。

框架12可能具有任何期望尺寸及/或形狀，並可能具有能支撐第一及第二振子14及16的任何結構。例如，在一實施例中，共振器10及其組件可能全部以單石製造為微機電系統(MEMS)。框架可能自其架構的合適材料包括，但未受限於矽、砷化鎵(GaAs)、及其他半導體材料、及石英、PZT、及其他壓電材料。

待理解可能以容許第一及第二振子14及16相對於框架12振盪的任何方式將彼等耦合至框架12，使得在第一及第二振子14及16之間有相對運動，而在圖1及2A-2C中將彼等描畫為懸臂彈簧元件。使用於本文中的術語「振子」通常且無限制地指組態成相對於參考位置週期的或非週期的移位之配件。第一及第二振子14及16的合適例子包括，但未受限於雙端固定樑共振器、音叉共振器、非對稱共振器、對稱錨定共振器、散裝磁碟共振器、以及橫向模式共振器。可能驅動第一及第二振子14及16的一或二者。在一替代實施例中，其中將第一及第二振子14及16二者驅動成以彼等的共振頻率振盪，二共振器可能彼此以180度的異相鎖定。在另一實施例中，僅有第一振子14受驅動器22驅動而以其共振頻率振盪，且除了來自第一振子14之經由框架12傳達至第二振子16的外部擾動及振動外，第二振子16保持實質不變。

在圖1及2A-2C所示之共振器10的實施例中，第一及第二相對位置轉換器半部18及20係在第一及第二振子 14及16之邊緣上製造的薄平面掃描式穿隧顯微鏡(STM)尖端。然而，待理解相對位置轉換器半部18及20可能係在第一及第二相對位置轉換器半部18及20通過彼此時，能在各振盪期間產生可偵測脈衝或參考改變的任何二元件。相對位置轉換器的目的係將第一及第二振子14及16的位置局部化，使得可實施準確的與加速度無關的相位量測，因此增加鎖相閉迴路的穩定度並減少共振器10的整體相位雜訊及抖動。在相對位置轉換器係電子穿隧轉換器之共振器10的實施例中，產生有限寬度脈衝。可經由跨阻抗放大器將目前脈衝自身放大成軌形，且脈衝的上昇及下降邊緣用於將位置區域化並提供與共振器之時間相依位置相關的資訊，如於下文相關於圖6A及6B及表1更完整地描述的。相對位置轉換器也可能係電容轉換器，當第一及第二相對位置轉換器半部18及20彼此改變重疊區域時，其會藉由產生時間相依電荷而運作。此電荷可用與先前描述之穿隧電流相似的方式整合及放大成軌形。可使用其他轉換器，諸如，在光學及偵測器之間的光學快門或設置在第一及第二振子14及16之間的磁轉換器。相對位置轉換器也可能藉由感測第一及第二相對位置轉換器半部18及20之間的電子場致發射或熱發射而運作。作為替代實施例，光學光源可能用於提供光助穿隧，以強化相對位置轉換器中的穿隧電流或熱電流。為節省電力，光源可與共振頻率同步地脈動，使得光僅在第一及第二相對位置轉換器振子18及20對準或接近對準的時間週期期間發射。

現在繼續共振器10的實施例，其中如圖1及2A-2B所示，第一及第二相對位置轉換器半部18及20係薄平面STM尖端，當相對位置轉換器在閉狀態中時，第一及第二相對位置轉換器半部18及20藉由代表高位能區域的窄間隙24分隔。當第一相對位置轉換器半部18通過第二相對位置轉換器半部20的接地導電面時，其上的任何差分電壓應會產生電流脈衝。如圖2B所示，僅當第一及第二振子14及16在相對位置轉換器的閉狀態期間通過另一者時，電流會「穿隧」過間隙24。間隙24的W可能係，但未受限於，少於十埃。此組態(亦即，尖端至尖端及/或邊緣至邊緣)與其他典型的STM組態不同，其中電流在原子的充電平面表面及點尖端之間「穿隧」。

驅動器22可能係能驅動第一振子14以相對於框架12振盪的任何裝置。例如，驅動器22可能係提供組態成在第一振子14內感應振盪動作之驅動訊號的驅動電路，其相對於第二半部20依次移置第一轉換器半部18。驅動器22的另一合適範例包括，但未受限於，定位在第一振子14之上及之下的電極，如圖2A-2A所示。第一振子14也可能為經由反饋電路產生的恆定電訊號驅動，以維持共振振盪。驅動器22的另一範例包括用於將短持續期間電壓施加至位於第一振子14之上或之下之其中一者的電極。在一方式中，來自驅動器22的驅動訊號包括(例如，週期性地)開啟及關閉的時間閘控(或「pinged」)訊號。換言之，振子14的振盪係藉由使用階式靜電力以啟始諧和振 盪而導致。靜電力在持續期間上比振子14的共振頻率短，因此提供保持振子14共振的「推動」加強。此力依需要週期性地重覆，以確保振子的振幅停留在於該點施用其他靜電脈衝或「ping」的最小值之上。在另一方式中，第一振子14以連續方式驅動，諸如，經由時間變化波函數。驅動器22也可包含設置在共振器10之懸臂彈簧實例上的壓電傳感器。

將共振器10組態成提供數位(時間為基)輸出，而非類比訊號輸出。此種組態確保共振器10的準確性僅依賴觸發事件的一致性、振盪的本質(無論是諧合或非諧和的)、及相鄰觸發事件的時間量測準確性。因為觸發事件基於在製造期間建立的實體尺寸，建議設計有利地不需要連續校正；亦即，係「自校正的」。

可將依賴質量在特徵頻率的時間變化移位的共振器模型化為質量彈簧系統。因此，此種系統受外部加速度及力，彼等可擾亂共振之相位及週期性的準確度-因此影響閉迴路控制電路。此情況導致所有MEMS為基之共振器的加速度相依性。共振器10解決此等缺點。在古典機械學中，諧和振子係當從其平衡位置移位時，遭受如以下方程式所示之與移位x成比例之恢復力F的系統：F=-kx (方程式1)

若該恢復力係作用在振子系統上的唯一力，該系統稱 為簡諧振子，且其受簡諧運動，特徵為與平衡點有關之具有固定振幅及固定頻率f0(其與振幅無關)的正弦振盪： 其中：k係彈性常數；m係振子質量；f0係振子共振頻率；且T0係振盪的對應週期。

圖3A-3D顯示作為電子穿隧尖端之第一及第二相對位置轉換器半部18及20的各種範例實施例。當第一轉換器半部18與第二轉換器半部20對準時，可能藉由感測電路產生指示閉轉換狀態的觸發訊號。在一例示實作中，將二電子穿隧電極(各者分別固定在第一及第二振子14及16各者上)使用為二轉換器半部，且該訊號包括當電極在閉轉換位置對準時，由緊臨的電極尖端所導致的穿隧放電脈衝。圖3A描畫矩形尖端。圖3B描畫圓形尖端。圖3C描畫三角形尖端。圖3D描畫等腰梯形尖端。然而，待理解在共振器10的實施例中，其中第一及第二相對位置轉換器半部18及20係電子穿隧尖端，穿隧尖端的形狀可能係產生幾何場強化或增加穿隧面積的任何形狀。

圖4A-4C顯示堆疊在另一者頂端上的多個相對位置轉換器的側視圖示，其中第一及第二振子14及16在各種 觸發位置上。圖4A-4C顯示分別堆疊在第一及第二相對位置轉換器半部18及20之頂部上的第三及第四相對位置轉換器半部26及28。堆疊轉換器半部係藉由介電材料30分隔。可能使用標準單石印刷板製造技術製造共振器10的此實施例。針對振子14的每個振盪週期，每當相對位置轉換器半部18、20、26、及28通過三個觸發位置之任一者時，跨越二或多個相對位置轉換器半部或電極之間的間隙24感應穿隧放電電流脈衝。此實施例中的三個觸發位置包括零力點位置34、正移位(+d0)位置36、及負移位(-d0)位置38(分別顯示於圖4A、4B、及4C中)。當第一及第二振子14及16在正移位位置36、零力點位置34、或負移位位置38對準時，分別感應穿隧放電電流脈衝40、42、及44。穿隧放電電流脈衝40、42、及44可能藉由低雜訊電流放大器感測並可能放大，如於下文相關於圖5更詳細地描述的。

圖5顯示可能如何將穿隧放電電流脈衝40、42、及44放大成軌形。由於方程式3提供之量子穿隧效應的指數行為，穿隧放電脈衝的寬度可係非常短的持續期間： 其中：I係輸出電流；U係施加的穿隧偏向電壓； d係穿隧間隙寬度；K係描述來源及目的二者之可用狀態密度的常數；且β係描述電子工作函數或將電子釋放至真空電位所需之能量的常數。

此非常短脈衝協助精確地找出在第一振子14通過零力點參考位置34時的確切瞬間，描繪於圖4A中。由於，例如，施用穿隧電壓(電壓雜訊)及/或穿隧距離中的變化，脈衝可能在振幅上不同，可能使用低雜訊電流放大器以將放電電流脈衝40、42、44放大成軌形(係感測電路的最大電路位準值)，以產生呈現實質矩形形狀的放大脈衝46、48、50。雖然損失了振幅資訊，放大的方形脈衝有利地非常適合與數位電路及/或其他更精密裝置，諸如，數位訊號處理器，介接。

圖6A-6B描繪針對顯示於圖4A-4C之共振器10的實施例產生之穿隧脈衝的例示序列。此序列包含第一振子14之振盪的一完整週期。在圖6A及6B中具有白色背景的位置指示器圓形1、3、5、7、9、11、及13指示針對電流流建立導電路徑的尖端位置(亦即，觸發位置34、36、及38)，彼等可能等同於邏輯「1」的實例。具有陰影背景的位置指示器圓形2、4、6、8、10、及12對應於沒有導通電流的位置，彼等可能等同於邏輯「0」的實例。當振子14在零力位置34(例如，位置1、7、及13)時，二相對位置轉換器對準，因此在相對位置轉換器半部18及20之間及在轉換器26及28之間導致電流脈衝42。當振 子14在正移位位置36(以指定符3及5標示)時，電流脈衝40在第一相對位置轉換器半部18及第四相對位置轉換器半部28之間產生。相似地，當振子14在負移位位置38(以指定符9及11標示)時，電流脈衝44在第三相對位置轉換器半部26及第二相對位置轉換器半部20之間產生。當振子14在以指定符2、4、6、8、10、及12標示的位置上時，沒有電流藉由相對位置轉換器產生。

圖7-8係第一及第二振子14及16之振幅隨時間通過而改變的圖，其中第一振子14受共振驅動而第二振子16未受驅動。軌跡52代表第一振子14的振盪。軌跡54代表第二振子16的振盪。圖7顯示第一及第二振子14及16如何相似地反應於外部擾動。圖8顯示第一及第二振子14及16的交叉點始終導致實質相同的量測時間週期T。

圖9係第一及第二振子14及16之振幅隨時間通過而改變的圖。此圖顯示當相對於框架12量測第一振子14的週期T時，在量測週期中發生誤差。給定的真正週期Ttrue係二振子的交叉處。

在共振器10的一實施例中，將驅動頻率fdrv組態成與導致第一振子14的正弦運動之第一振子14的自然共振頻率f0匹配，如圖7-9所示。共振驅動系統典型地需要振盪檢測質量系統的高品質因子(Q)。然而，將理解針對此實施例，在字面上，可能使用維持振子共振的任何驅動訊號。在另一實施例中(未圖示)，第一振子14受「偏共 振」驅動，其特別提供振盪週期的精確控制，且因此提供感測器準確度的控制。偏共振驅動系統典型地需要較低Q的振子。只要第一及第二振子14及16的非諧實施例係以相同頻率驅動且彼此異相，彼等也可能為此發明所使用。

圖10係顯示具有或不具有外部施加加速度之第一及第二振子14及16的振盪之圖。當框架12受外部施加加速度時，藉由實軌跡56表示第一振子14之振幅隨時間通過的改變。藉由點虛線58表示無外部加速度施加於框架12的第一振子14之振幅隨時間通過的改變。當框架12受外部施加加速度時，藉由正弦斷續線60表示第二振子16之振幅隨時間通過的改變。藉由點斷續線62表示沒有外部加速度施加於框架12的第二振子16之振幅隨時間通過的改變。週期T1a代表當受到外部加速度時，在第一及第二振子14及16的振盪交叉點之間的距離。週期T1代表當沒有施加外部加速度時，在第一及第二振子14及16的振盪交叉點之間的距離。如可從圖10看出，T1a實質等於T1。因此，將外部力施加至共振器10並不實質影響交叉之間的時序。第一振子14及第二振子16的振盪頻率可能因此藉由記錄二連續觸發事件之間的時間判定。典型MEMS共振器電容地或使用壓電傳感器驅動及感測，其意謂著實作鎖相迴路(PLL)的能力依賴準確地量測精確相位的能力，亦即，從電容訊號產生之正弦電荷或從壓電傳感器產生之正弦電壓的幅度。共振器10在與加速度實質無關的時間中的已知瞬間具有良好界定於第一及第二振子 14及16之間的觸發，如圖10所示，因此相較於先前的共振器，容許PLL更準確地並以更堅固的方式封閉。

圖11顯示共振器10之另一實施例的頂視圖。在此實施例中，將第一及第二振子14及16安裝置於框架12的相同側，且第一及第二相對位置轉換器半部18及20係具有藉由間隙24彼此分隔之平行邊緣的平面導體。也將第一及第二絕對位置轉換器半部64及66顯示在此實施例中。將絕對位置轉換器的第一半部64安裝置於框架12並將第二半部66安裝至第一振子14。以此方式，可獨立地量測框架12的加速度。

圖12A-12D顯示共振器10的另一實施例。圖12A係顯示安裝置於框架12的相對側之第一及第二振子14及16的頂視圖。圖12B-12D係顯示於圖12A中的共振器10之實施例的側視圖，彼等顯示第一及第二振子14及16之間的相對運動的誇大圖示。在此實施例中，藉由驅動器22以彼此180度的異相驅動二振子14及16。

圖13描寫共振器10之另一實施例的頂視圖。在此實施例中，有三個相對位置轉換器安裝置於第一及第二振子14及16。第一相對位置轉換器包含第一及第二轉換器半部18及20。第二相對位置轉換器包含第三及第四轉換器半部26及28。第三相對位置轉換器包含第五及第六相對位置轉換器半部68及70。在此實施例中，有二個絕對位置轉換器。第一絕對位置轉換器包含第一及第二轉換器半部64及66。將第一絕對位置轉換器半部64安裝置於框 架12，並將第二絕對位置轉換器半部66安裝置於第一振子14的邊緣。第二絕對位置轉換器包含第三及第四轉換器半部72及74。將第三絕對位置轉換器半部72安裝置於第二振子16的邊緣。將第四絕對位置轉換器半部74安裝置於框架。

圖14A-14B係共振器10之二不同實施例的操作方塊圖。圖14A描繪共振器10的操作，其中僅第一振子14受驅動。在此實施例中，驅動器22驅動第一振子14並將電壓偏壓75產生為類比輸出。可能將類比輸出75饋入產生輸出78的頻率偵測器76中。輸出78為低通濾波器80接收，其依次產生經過濾訊號82，然後其為驅動器22接收。當第一振子14振盪時，相對位置轉換器80在相對位置轉換器80的每個閉狀態期間產生電流脈衝82。電流脈衝82係可能反饋回頻率偵測器76的數位輸出。圖14B描繪共振器10之實施例的操作，其中第二振子16也為驅動器22所驅動。如圖14B所示，驅動輸出75在到達第二振子16之前由移相器84相移位。

圖15A、15B、16A、16B、及17顯示共振器10之實施例的振幅隨時間通過而改變的數個圖，其中第一及第二振子14及16均由驅動器22驅動。當二振子受驅動時，在彼等之間不必有180度相差，而僅有相差。圖15A顯示具有π徑度相差之第一及第二振子14及16的振盪。圖15B顯示具有π/1.2徑度相差之第一及第二振子14及16的振盪。圖16A顯示具有π/1.4徑度相差之第一及第二振 子14及16的振盪。圖16B顯示具有π/2徑度相差之第一及第二振子14及16的振盪。圖17顯示具有π/4徑度相差之第一及第二振子14及16的振盪。

從共振器10的以上描述，明顯地可能使用各種技術實作共振器10的觀念而不脫離其範圍。例如，在一實施例中，可能將共振器10實作為沒有移動零件的印刷電路。另外，可能將共振器10的各種特性實作為在處理裝置(例如，通用處理器、特定應用積體電路(ASIC)、場效可規劃閘極陣列(FPGA)等)上執行的軟體常式或指令。在所有實施樣態中將上述實施例視為係說明且非限制性的。也應理解共振器10並未受限於本文描述的特定實施例，而能係無需脫離申請專利範圍的許多實施例。

10‧‧‧共振器

12‧‧‧框架

14‧‧‧第一振子

16‧‧‧第二振子

18‧‧‧第一相對位置轉換器半部

20‧‧‧第二相對位置轉換器半部

22‧‧‧驅動器

24‧‧‧窄間隙

26‧‧‧第三相對位置轉換器半部

28‧‧‧第四相對位置轉換器半部

30‧‧‧介電材料

34‧‧‧零力點位置

36‧‧‧正移位(+d0)位置

38‧‧‧負移位(-d)位置

40、42、44‧‧‧穿隧放電電流脈衝

46、48、50‧‧‧放大脈衝

52、54‧‧‧軌跡

56‧‧‧實軌跡

58‧‧‧點虛線

60‧‧‧斷續線

62‧‧‧點斷續線

64‧‧‧第一絕對位置轉換器半部

66‧‧‧第二絕對位置轉換器半部

68‧‧‧第五相對位置轉換器半部

70‧‧‧第六相對位置轉換器半部

72‧‧‧第三絕對位置轉換器半部

74‧‧‧第四絕對位置轉換器半部

75‧‧‧電壓偏壓

76‧‧‧頻率偵測器

78‧‧‧輸出

80‧‧‧低通濾波器

82‧‧‧經過濾訊號

84‧‧‧移相器

+d0‧‧‧正移位

-d0‧‧‧負移位

T‧‧‧量測時間週期

T1、T1a‧‧‧週期

Ttrue‧‧‧真正週期

W‧‧‧寬度

相似元件在數個圖式各處使用相似元件符號提及。圖式中的元件未依比率描畫，且為了清楚強調部分尺寸。使用於本文中的術語「頂」、「底」、「側」、「上」、「下」、「左」、及「右」等僅意謂著一組件對另一組件的相對位置或幾何，且不意謂著參考絕對框架或任何必需定向。例如，當將組件安裝置於另一裝置時(例如，至PCB的底側)，該組件的「頂」部可能實際上在「底」部之下。

圖1係共振器之實施例的頂視圖。

圖2A係顯示振子之偏轉的共振器之實施例的側視 圖。

圖2B係顯示對準振子的共振器之實施例的側視圖。

圖2C係顯示振子之偏轉的共振器之實施例的側視圖。

圖3A-3D係電子穿隧尖端之各種實施例的頂視圖。

圖4A-4C係具有堆疊相對位置轉換器半部的共振器之實施例的側視圖。

圖5係具有堆疊相對位置轉換器半部的振子之振幅隨時間通過而改變的圖。

圖6A係顯示在該等振子之一者的振盪期間，二振子之各種相對位置的圖示。

圖6B係描畫於圖6A中的共振器之振幅隨時間通過而改變的圖。

圖7係雙振子共振器的一實施例之振幅隨時間通過而改變的圖。

圖8係雙振子共振器的另一實施例之振幅隨時間通過而改變的圖。

圖9係雙振子共振器的另一實施例之振幅隨時間通過而改變的圖。

圖10係雙振子共振器的另一實施例之振幅隨時間通過而改變的圖。

圖11係雙振子共振器之另一實施例的頂視圖。

圖12A係雙振子共振器之另一實施例的頂視圖。

圖12B-12D係描畫於圖12A中的雙振子共振器之實 施例的側視圖。

圖13係雙振子共振器之另一實施例的頂視圖。

圖14A及14B係雙振子共振器之不同實施例的操作方塊圖。

圖15A-15B係來自雙振子共振器的不同實施例之二振子的振幅隨時間通過而改變的圖。

圖16A-16B係來自雙振子共振器的不同實施例之二振子的振幅隨時間通過而改變的圖。

圖17係來自雙振子共振器的實施例之二振子的振幅隨時間通過而改變的圖。

10‧‧‧共振器

12‧‧‧框架

14‧‧‧第一振子

16‧‧‧第二振子

18‧‧‧第一相對位置轉換器半部

20‧‧‧第二相對位置轉換器半部

22‧‧‧驅動器

24‧‧‧窄間隙

Claims (20)

1. 一種雙振子共振器，包含：第一振子，組態成實質上以第一頻率振盪；第二振子，組態成實質上以該第一頻率並與該第一振子異相地振盪，其中將該第一及第二振子設置成以相似方式反應至該共振器的外部擾動；及感測電路，組態成當該第一及第二振子的振幅彼此實質相等時，產生輸出訊號。
2. 一種共振器，包含：框架；第一振子，組態成相對於該框架振盪；第一驅動器，組態成以該第一振子的共振頻率驅動該第一振子；安裝至該第一振子之第一相對位置轉換器的第一半部；第二振子，具有與該第一振子實質相同的該共振頻率，其中將該第一及第二振子設計成以實質相同的方式回應至該框架的外部擾動；安裝至該第二振子之該第一相對位置轉換器的第二半部；且其中當該第一振子振盪時，在該第一及第二振子之間有相對動作，使得當該第一相對位置轉換器的該第一及第二轉換器半部彼此通過時，該第一相對位置轉換器在每個振盪中通過閉狀態。
3. 如申請專利範圍第2項的共振器，更包含組態成以 第二振子的共振頻率並與該第一振子異相地驅動該第二振子的第二驅動器。
4. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中該第二振子未受驅動。
5. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中將該第一相對位置轉換器組態成在每個振盪期間，當在其閉狀態中時，通過電脈衝。
6. 如申請專利範圍第5項的共振器，其中該第一相對位置轉換器的該第一及第二半部包含平面導體。
7. 申請專利範圍第6項的共振器，其中該等平面導體各包含實質直邊，且其中該等邊係實質平行，且其中當該第一相對位置轉換器在該閉狀態中時，該等邊係以窄間隙彼此分隔。
8. 如申請專利範圍第7項的共振器，其中該第一相對位置轉換器包含電子穿隧尖端。
9. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中該第一相對位置轉換器係電容轉換器。
10. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中該第一相對位置轉換器係光學轉換器。
11. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中將該第一相對位置轉換器組態成在每個振盪期間，當在其閉狀態中時，產生電訊號的二進位改變，使得該共振器的該輸出係數位訊號。
12. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中該第一驅 動器包含操作地耦合至該第一振子的電極。
13. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中該第一驅動器包含組態成產生電訊號以維持共振時的操作之反饋電路。
14. 如申請專利範圍第2項的共振器，其中該第一驅動器包含組態成驅動該第一振子的壓電傳感器。
15. 如申請專利範圍第2項的共振器，更包含絕對位置轉換器，該絕對位置轉換器包含第一及第二半部，其中將該絕對位置轉換器的該第一半部安裝至該第一振子，並將該絕對位置轉換器的該第二半部安裝至該框架，使得該絕對位置轉換器在該第一振子的每個振盪期間通過閉狀態。
16. 如申請專利範圍第2項的共振器，更包含具有第一及第二半部的第二相對位置轉換器，其中將該第二相對位置轉換器的該第一及第二半部分別設置在該第一相對位置轉換器的該第一及第二半部上，使得電流可能從該第一振子上的任何給定相對位置轉換器半部傳至該給定相對位置轉換器半部所對準之在該第二振子上的該等相對位置轉換器半部之任一者。
17. 一種用於提供具有相對位置轉換器之共振器的方法，該方法包含：提供框架；將第一振子組態以相關於該框架振盪；以該第一振子的共振頻率驅動該第一振子； 將該相對位置轉換器的第一半部安裝至該第一振子；設置具有與該第一振子實質相同之共振頻率的第二振子，其中將該第一及第二振子設計成以實質相同的方式反應至該框架的外部擾動；且其中當該第一振子振盪時，在該第一及第二振子之間有相對動作；將該相對位置轉換器的第二半部安裝至該第二振子，使得當該第一及第二轉換器半部在每個振盪中彼此通過時，該相對位置轉換器通過閉狀態；且將振盪週期判定為該相對位置轉換器的連續閉狀態之間的差。
18. 如申請專利範圍第17項的方法，更包含以與該第一振子異相之該第二振子的共振頻率驅動該第二振子振盪的該步驟。
19. 如申請專利範圍第17項的方法，更包含將絕對位置轉換器安裝至該第一振子及該框架，使得該絕對位置轉換器在該第一振子的每個振盪期間通過閉狀態的該步驟。
20. 如申請專利範圍第19項的方法，更包含基於該絕對位置轉換器的輸出判定時間變化加速度，並基於該時間變化加速度補償該振盪週期之偏差的該步驟。