TWI640167B - 用於微機電系統諧振器啟動的驅動電路 - Google Patents

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Abstract

一種用於一MEMS諧振器之驅動電路。該電路係包括用於偵測及放大該MEMS諧振器的一信號的閉迴路裝置；以及用於將所偵測到且經放大的信號作為一回授信號饋送回到該MEMS諧振器的裝置。該電路亦包括DC偏壓電壓裝置，其係用於針對該MEMS諧振器而產生一第一DC偏壓電壓，以及一根據該MEMS諧振器的量測到的振幅來加以控制之第二DC偏壓電壓，該些DC偏壓電壓中之一係被加入到該回授信號中。該電路亦包括一啟動電路，其係適配於偵測一啟動的狀態，並且響應於一偵測到的啟動的狀態來改變該些DC偏壓電壓中之至少一個至一預先定義的位準。固定的振盪之狀態係可靠地而且在短時間內被達成。

Description

用於微機電系統諧振器啟動的驅動電路
本發明係有關於微機電系統，並且明確地說是有關於一種用於驅動一MEMS諧振器之閉迴路驅動電路。
穩定且低雜訊的諧振器例如是在振動式MEMS陀螺儀中作為主要的(驅動)諧振器所需的。由於科氏(Coriolis)力是直接成比例於被驅動的諧振器的速度，因此其運動的精確度是重要的。在一理想情形中，實現振盪器的驅動迴路應該將驅動諧振器的速度保持為固定的。由於環境的變化總是造成在MEMS的性質上的改變，因此固定的速度只能夠加以近似之。MEMS諧振器是任何可以藉由將其激發在諧振頻率的驅動力，來使其至少振動在一諧振頻率或諧振模式之小尺寸的裝置。
另一所關注的參數是諧振器達到固定的振盪的狀態之速度，亦即啟動的時間。在一電容性激發的MEMS諧振器中，可供利用的驅動力是有限的，並且因此頻率振盪是藉由該元件的主要諧振模式來加以設定。此係容許最小化所需的驅動電壓。在另一方面，快速的啟動通常是指在啟動期間之高的驅動力以及高的增益。
本發明之目的是用以提供一種用於驅動一MEMS諧振器之 閉迴路驅動電路，其係達到一穩定且低雜訊的振盪，並且其中固定的振盪的狀態係可靠地而且在短時間內被達成。本發明之目的係利用獨立項申請專利範圍的特徵部分來加以達成。
該申請專利範圍係界定一種用於一MEMS諧振器之驅動電 路。該電路係包括用於偵測及放大該MEMS諧振器的一信號的閉迴路裝置；以及用於將所偵測到且經放大的信號作為一回授信號饋送回到該MEMS諧振器的裝置。該電路亦包括DC偏壓電壓裝置，其係用於針對該MEMS諧振器產生一第一DC偏壓電壓、以及一根據該MEMS諧振器的量測到的振幅來加以控制之第二DC偏壓電壓，該些DC偏壓電壓中之一係被加入到該回授信號中。該電路亦包括一啟動電路，其係適配於偵測一啟動的狀態，並且響應於一偵測到的啟動的狀態來改變該些DC偏壓電壓中之至少一個至一預先定義的位準。
該申請專利範圍亦界定一種用於驅動一MEMS諧振器之方法、一種包含該驅動電路之MEMS振盪器、以及一種包含該驅動電路之MEMS陀螺儀。
本發明進一步的優點係利用以下的實施例來更詳細地論述。
1‧‧‧轉子質量構件
2‧‧‧彈簧
3‧‧‧驅動電極
4‧‧‧驅動偵測電極
20‧‧‧驅動電路
21‧‧‧MEMS振動陀螺儀諧振器
22‧‧‧驅動迴路
23‧‧‧時脈電路
24‧‧‧振幅控制電路AGC
25‧‧‧啟動電路
81‧‧‧調諧電路
82‧‧‧振盪器
500‧‧‧控制器電路
501‧‧‧第二控制器電路
502‧‧‧彈出圖
505‧‧‧正反器閘
506‧‧‧第二正反器閘
BPF‧‧‧帶通濾波器
C1、C1a、C1b‧‧‧電容器
C2‧‧‧電容器
Cfb‧‧‧回授開關電容器
Cin‧‧‧電容
CLK REF CTRL‧‧‧時脈參考控制電路
CLK SIGNALS‧‧‧時脈信號
COMP‧‧‧比較器
COMP1‧‧‧第一比較器
COMP2‧‧‧第二比較器
COUNT‧‧‧計數器
CSA‧‧‧偵測器放大器(電荷靈敏放大器)
Ctr‧‧‧控制信號
DRV‧‧‧驅動電壓
HPF‧‧‧高通濾波器
HVSUM‧‧‧高電壓的加法放大器
I-CTRL‧‧‧元件
INA_AC‧‧‧儀表放大器
INA-I‧‧‧元件
INA-P‧‧‧元件
LPF‧‧‧相移元件(低通濾波器)
MUX CTRL‧‧‧多工處理控制
P-CTRL‧‧‧元件
PLL‧‧‧相鎖迴路
SAMPLING AMP‧‧‧取樣放大器
SC‧‧‧開關電容器
START UNIT‧‧‧控制器電路
START-UP CLK SIGNALS‧‧‧啟動的時脈信號
START-UP MODE CTRL‧‧‧啟動模式控制電路
SUM‧‧‧加法放大器
Vi1‧‧‧輸入電壓
Vi2‧‧‧輸入電壓
在以下，本發明將會參考所附的圖式，關連到較佳實施例來更加詳細地加以描述，其中：圖1係描繪一種諧振器MEMS裝置的一個例子；圖2係呈現一驅動電路的一範例實施例；圖3係展示一用於振幅控制以及啟動模式控制之範例的取樣放大器； 圖4係描繪該系統在一啟動的狀態期間以及在該啟動的狀態不久之後的模擬；圖5係描繪一可利用作為一啟動模式控制器及/或一時脈參考控制器之控制器電路的一個例子；圖6係描繪對於不同的衰減以及Q因數之範例濾波器增益轉換函數；圖7係描繪一具有5度的最大誤差之所容許的諧振頻率範圍為衰減因數(ξ)的一函數；圖8係描繪一用於調諧一低通濾波器的截角頻率(corner frequency)之範例的電路的概要圖。
圖9係描繪一種Sallen-Key拓撲的低通濾波器，其係具有增益控制以用於使得其能夠使用作為一振盪器。
以下的實施例是範例的。儘管說明書可能參照到"一"實施例、"一個"實施例、或是"某些"實施例，但是此並不一定表示每一個此種參照都是指相同的實施例、或是該特點只適用於單一實施例。不同的實施例的單一特點可加以組合，來提供進一步的實施例。
在以下，本發明的特點將會利用本發明的各種實施例可以利用來實施的一電路結構的一簡單例子來加以描述。只有相關於描繪該些實施例的元件才被詳細地描述。對於熟習此項技術者而言一般為已知的細節可能並未在此明確地加以敘述。
固體的物體通常具有一自然頻率或是一組頻率為它們在該頻率下傾向以比在其它頻率下更大的振幅來振盪。一種諧振的系統在此係 被視為一諧振器。一諧振器的一簡單例子是一種質量-彈簧系統，其中一質量係利用一彈簧而被懸吊至一主體，其所用的方式是一被施加至該質量的力、或是該主體的加速會造成該質量相對該主體之一成比例的位移。藉由電路下，該質量的移動可加以偵測並且被轉換成為可量測的電性信號。當該主體是靜態的，並且沒有淨力作用在該質量上時，一種質量-彈簧系統是在一平衡狀態中。若該系統從該平衡被位移，則該彈簧係在該質量上引發一淨回復力，此係傾向將其帶回到平衡。然而，在移動回到該平衡位置中，該質量係獲得一動量是使得其一直移動超過該位置，此係相反地建立一新的回復力。因此，該質量開始相對該平衡狀態來振盪。該質量可被偏壓，並且其相對於靜態電極的移動係接著被轉換成為一電性信號。該質量的諧波振盪係因此轉換成為交流的電性信號，其係代表該主體相對一慣性座標系的移動。
圖1係描繪一MEMS諧振器之一簡化的呈現。該MEMS諧振器係包括一轉子(rotor)質量構件1，其係利用樑狀(beamlike)彈簧2來加以懸吊。該轉子質量構件1可以藉由在該轉子質量構件1或是一附接至其的電極與一驅動電極3之間提供一靜電力，而被激發到運動。吾人會將藉由該轉子質量構件1所形成的電極或是附接至其的電極稱作為轉子電極。此成對的轉子電極與驅動電極3可被稱為電容性驅動裝置。當一個別的轉子電極被附接至該轉子質量構件1時，其較佳的是被附接至該轉子質量構件1以使得其隨著該轉子質量構件1來移動。在圖1的範例的配置中，該靜電力係藉由連接該驅動電極3至一第一DC偏壓電壓並且連接該轉子電極至一第二DC偏壓電壓而被產生。該第一偏壓電壓係和一感應用於振盪的激發力 之AC成分加總起來。該MEMS諧振器的振盪可以利用一閉迴路結構來加以控制，其中該轉子電極的偏壓係根據該轉子質量構件1之量測的振幅而定。為了該必要的回授，該結構可包括至少一驅動偵測電極4。由該驅動偵測電極4與轉子電極所形成的電極對可被稱為驅動偵測裝置。圖1的範例的結構係根據電容性效應，其中在電極之間的電容係在介於其之間的距離改變時而改變。該轉子質量構件1的一位移係造成在介於該驅動偵測電極4與轉子電極之間的距離上的改變，並且此改變可以調變一從換能器(transducer)輸出的電性信號。在另一方面，該轉子質量構件1可以藉由改變在該驅動電極3與轉子電極之間的靜電力來加以啟動。可以注意到的是，在此範例的配置中，該轉子質量構件1係被使用作為該轉子電極，並且其係共用於該電容性驅動裝置與驅動偵測裝置兩者。
應注意到的是，在圖1中的電容性換能器只是例子而已。例如，電容器可以具有對準到該轉子移動的方向之平行板，因而電容器的面積改變，而不是該電容器板的距離。梳狀(comb)類型的多板電容器係普遍使用作為致動器與感測器。
位移可以例如藉由根據電容性效應、壓電效應、電磁效應或是壓阻效應的運動、應力或是應變(strain)來加以偵測。位移可以例如藉由根據靜電效應、壓電效應、電磁效應、熱彈性效應、電致伸縮(electrostriction)或是磁致伸縮(magnetostriction)的力、力矩、應力或是應變而被引起。振盪例如可以是線性、旋轉、扭轉的運動、或是包含一駐波。
純粹連續時間的線性迴路無法激發非所要的諧振，因為非線性是存在於離散時間的設置中，同時功率及矽面積消耗係維持為低的，因 為類似的線性操作並不需要藉由額外的濾波器及/或高的取樣率來加以達成。
圖2係呈現一用於驅動一MEMS振動陀螺儀諧振器(21)之驅動電路(20)的一範例實施例。在圖1中的驅動電路(20)係包括一驅動迴路(22)、時脈電路(23)、一振幅控制電路AGC(24)以及一啟動電路(25)。該驅動迴路可以是一類比線性的開關電容器、或是部份數位的電路。該些類比及開關電容器的實施方式是小型且低功率的實施方式。一數位驅動迴路可能有更可以組態設定的益處，但是其需要精確的資料轉換器。圖2的驅動迴路(22)係包括一偵測器放大器(CSA)、一提供增益的高通濾波器(HPF)、一相移元件(LPF)、一儀表放大器(INA_AC)、以及一高電壓的加法放大器(HVSUM)。若差動驅動被施加的話，則並不一定需要儀表放大器。
相較於某些早期的解決方案，該驅動迴路(22)並不包括一用於正規化驅動振幅的比較器元件。一像是比較器的非線性元件將會使得諧波頻率發生在該驅動迴路(22)中，此可能會需要額外的濾波配置以用於降低由此種非線性元件所引起的任何非所要的諧波。此種諧波可能會造成該MEMS諧振器例如在寄生的模態(modal)頻率下之非所要的移動、或是增加在基本的振盪頻率模式之非所要的諧波頻率的電性交叉耦合。因此，避免需要使用比較器係改善該驅動迴路(22)以及MEMS諧振器的標稱頻率的穩定性，且/或降低對於因為可能由該正規化所產生的諧波之濾波的需求。
該時脈電路(23)可包括一帶通濾波器(BPF)、一比較器(COMP1)以及一相鎖迴路(PLL)。吾人之後將會用"包括PLL的時脈產生電路"的措辭來指稱包括該相鎖迴路PLL的此信號鏈路，並且從此信號鏈路出來 的信號係被稱為時脈信號(CLK SIGNALS)。儘管該電路的輸出被標記為包括單一信號，但是此時脈信號可以進一步被提供至多個電路，並且這些的組合可能有時會以複數形來指稱。該時脈電路(23)可以進一步包括一第二比較器(COMP2)以用於尤其是在啟動的狀態期間所用之一替代的時脈信號的產生。類似地，由該第二比較器(COMP2)所提供的時脈信號係被稱為啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)。類似於該CLK SIGNALS，該啟動的時脈信號可被提供至多個電路，並且可以因此亦以複數形來指稱。在這兩個時脈來源之間的一顯著的差異是該啟動的時脈信號(START_UP CLK SIGNALS)擁有的頻率是不高於由該驅動迴路(22)所提供的參考信號的頻率，而用於產生該些時脈信號(CLK SIGNALS)的PLL功能係致能具有較高頻率的時脈信號的產生。
在該驅動迴路(22)與振幅控制電路AGC(24)之間以及在該驅動迴路(22)與啟動電路START CTRL(25)之間的介面係由該取樣放大器(SAMPLING AMP)所提供的。應該注意到的是，儘管其名稱為此，但是該取樣放大器係包括將輸入信號準備以適用於後續的取樣的電路，而不是取樣該信號。其係提供高精確度的振幅解調，此係調整進入的信號，使得該振幅控制AGC(24)以及啟動電路START CTRL(25)能夠進一步取樣振幅資訊。 該取樣放大器(SAMPLING AMP)可包括一開關電容器導數裝置(derivator)。該振幅控制電路AGC(24)可包括一取樣放大器(SAMPLING AMP)以及一PI-控制器(元件I-CTRL、INA-I、P-CTRL、INA-P以及一加法放大器SUM)。
該啟動電路(25)可包括一啟動模式控制電路(START-UP MODE CTRL)、以及一時脈參考控制電路(CLK REF CTRL)。在該振幅控制電 路(24)與啟動電路(25)之間的區分只是一種命名習慣，因而該些電路功能之實際的區分及命名可以如同熟習此項技術者所理解地自由地選擇。例如，在圖2所呈現的例子中，該取樣放大器(SAMPLING AMP)已經被留在該振幅控制電路(24)與啟動電路(25)之外，因為其係作用為一用於該振幅控制電路(24)與啟動電路(25)兩者之輸入級。在一替代方式中，這些功能可被視為單一組合的電路，其係包括該振幅控制電路AGC(24)、啟動電路START CTRL(25)以及甚至該取樣放大器(SAMPLING AMP)之所有的結構的元件。在另一替代方式中，該取樣放大器(SAMPLING AMP)可以在邏輯上被置放到該振幅控制電路(24)或是該啟動電路(25)中，因而由該取樣放大器(SAMPLING AMP)所提供的輸出信號係被做成可供這兩個電路的另一個利用的。這些元件將會利用另外的圖來更詳細加以論述。
該高電壓的加法放大器(HVSUM)以及一供應偏壓電壓至該轉子的功率調節器(未顯示)係運作在高於該電路的大部分的供應電壓之電壓下。該高電壓可以藉由例如是一飛馳(flying)電容器的電壓產生器來加以產生。外部的高電壓的供應器或甚至是外部的高電壓的放大器可被使用，以取代晶片上的電壓產生器及放大器。高電壓例如可以是10-30V，而正常的操作電壓例如可以是1.5-5V。用於DC偏壓的產生的速度及電流需求並不高，因而使用具有或不具有外部電容器的純粹電容性電壓的產生是可能的。一具有至少一外部電感器的開關模式電壓升壓產生器是一個選項。
在正常的操作中，圖2的諧振器(21)的轉子係被偏壓一固定的轉子偏壓電壓。該諧振器(21)的驅動電極係連接至一驅動電壓(DRV)，該驅動電壓(DRV)係包含一AC成分以及一DC成分。圖2的MEMS諧振器(21) 的振幅控制係藉由調整DC電壓位準而被達成。此係有利的，因為其係容許在該驅動迴路22中有固定的AC增益以及AC性質。固定的AC信號以及固定的AC信號路徑是有利的，因為電性失真以及串音變化係被最小化。改變回授極性也是可能的，亦即藉由改變在該驅動電極上的DC電壓極性來衰減該諧振器。只控制該驅動電壓DRV的DC成分係容許使用固定的轉子偏壓於偵測及驅動。
在轉子偏壓電壓以及來自HVSUM放大器的驅動信號(DRV)的DC成分之間的差值係界定在該驅動電容器的轉子驅動電極及定子驅動電極上的一驅動偏壓電壓Vdc。當該Vdc遠大於零時，來自該驅動信號DRV的一驅動電壓的AC成分Vac係產生一大的驅動力至該轉子。至該轉子的力係成比例於(Vdc+Vac)^2，並且在f0的力係因此成比例於2Vdc*Vac。當該驅動信號DRV的DC成分以及轉子偏壓電壓彼此接近並且該Vdc因此接近零時，在f0頻率的驅動力係減小到接近零，並且在2f0頻率的驅動力係增加。 負的Vdc係轉變該閉路的驅動迴路的回授在頻率f0的正負號，並且該轉子的f0頻率振盪係被衰減。通常，該轉子的Q-值是非常大的，並且該轉子在0及2f0頻率下並未受到可測定程度的影響。
在圖2中，該偵測器放大器是一種眾所周知的電荷靈敏放大器(CSA)。其係從例如是偵測電容的電容類型來源、或是從壓電換能器提供一精確的電壓模式信號。其它類型的放大器亦可被使用。然而，高效能的CSA通常是比例如是互阻放大器更容易來實施。一互阻放大器係適合用於AC放大，儘管其良好地跟隨該移動的速度，但是若使用於陀螺儀，其可能是有問題的，因為其在高頻的領域中具有高的增益，並且其可能會因此在 一複雜的陀螺儀元件中輕易地喚醒非所要的模式。電荷靈敏放大器(CSA)係跟隨該轉子的位置。由於該轉子在主要運動中的頻率通常是實質固定的，因此CSA由於其積分的本質而非常適合用於陀螺儀控制，此係降低對於高頻干擾的易受影響性。若在一驅動偵測電容器上(介於該諧振器的轉子電極與驅動偵測電極之間)的電壓差被保持固定的，則電容的改變係造成在該電容器中的電荷的改變，並且該電荷靈敏放大器(CSA)係產生一成比例於被饋送到該電荷靈敏放大器(CSA)的電荷之電壓。電荷靈敏放大器通常是被設計以具有非常低的差動阻抗以及共模的輸入阻抗。該驅動偵測電容器以及電荷靈敏放大器可以是差動的。
在偵測器放大器(CSA)之後，該信號可以藉由一高通濾波器(HPF)來加以濾波及放大。其係移除由DC漏電流所引起的誤差以及其它低頻的雜訊及誤差。該高通濾波器(HPF)的輸出是在該驅動迴路(22)中針對於轉子移動，也針對於振幅量測之最佳定義的量測點。HPF的輸出可被使用於振幅取樣放大器(SAMPLING AMP)的振幅偵測輸入、以及用於PLL頻率參考、以及用於相移裝置(LPF)的閉路的驅動迴路輸入。相移裝置(LPF)較佳的是一低Q的2階或是更高階的低通濾波器。該相移係稍後在子標題"在驅動迴路中的相移"下更詳細地論述。
一適當地與該MEMS諧振器(21)同步化的時脈信號是用於構成該驅動電路(20)或是與其一起工作、及/或處理來自該MEMS諧振器(21)的信號，例如是數位信號處理DSP、陀螺儀感測以及溫度感測的各種電路元件所需的。在例子中，該取樣放大器(SAMPLING AMP)係需要一用於振幅偵測之同步化的時脈信號，並且該振盪的偵測(未顯示)係有利地與該MEMS 諧振器(21)的振盪同步地發生，以便於確保具有良好信號位準之良好品質的偵測。為了此種目的，與該MEMS諧振器(21)以及該驅動迴路(22)同步化的時脈信號需要是可供利用的。
為了從HPF接收一用於該PLL之同步化的參考時脈信號，從HPF的輸出接收到該時脈產生電路(23)的信號應該是在充分的位準上。該參考時脈係藉由一比較器(COMP1)，根據該HPF的輸出而被產生，其將會使得正弦曲線的HPF的輸出信號變成為包括一非正弦曲線的信號之參考時脈信號，例如是方波信號。一帶通濾波器(BPF)係被設置在該驅動迴路(22)與比較器(COMP1)之間，以降低該驅動迴路(22)信號的雜訊頻寬，並且隔離該時脈電路(23)與該驅動迴路，因此降低在該驅動迴路(22)與時脈電路(23)之間所可能引起的干擾。當該MEMS諧振器(21)在操作中而且執行在正常的操作模式，並且該驅動迴路是在操作中時，則來自HPF的被使用作為用於該PLL之同步化的參考時脈來源的輸出信號係具有充分的位準，因而該PLL可被使用於產生所需的同步化的時脈信號。若該HPF的輸出信號位準太低，則該第一比較器(COMP1)將不會產生一足夠穩定的參考時脈信號以供該PLL致能PLL的適當鎖定到所要的頻率。此種情況可能會發生，亦即是發生在啟動期間：當該MEMS諧振器(21)以及驅動迴路(22)並未操作在其正常的操作模式中時，該HPF的輸出信號可能會過低，而無法以充分的精確性來產生具有PLL的時脈產生電路所需的同步化的時脈信號。當該HPF的輸出信號不具有充分的位準，因而PLL無法可靠地提供被同步化到MEMS諧振器的時脈信號時，一從該低通濾波器(LPF)的輸出所產生之替代的同步化的時脈信號可加以提供。此替代的時脈信號係被稱為啟動的時脈信號 (START-UP CLK SIGNALS)，並且其係具有用於該取樣放大器(SAMPLING AMP)之固有正確的相位。在啟動期間，該PLL可以接收一未同步化的時脈(OSC)，其將會容許該PLL亦在該啟動的狀態期間提供具有已知的頻率之輸出時脈信號。一第二比較器(COMP2)可被用來提供該啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)，其可以連接到甚至在該啟動的狀態期間都需要此種同步化的時脈信號之電路的輸入。對於在該驅動電路中、或是和該驅動電路一起工作的對於所用的時脈信號具有不同需求的各種元件，一切換配置可被設置(未顯示)以在該正常的時脈信號(CLK SIGNALS)以及該啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)之間做選擇。這些需求可以根據該陀螺儀裝置或是該驅動電路工作所在的狀態而改變。該啟動的時脈信號(亦以時脈偏移的啟動的信號著稱)係在以下的子標題"啟動的控制器"中進一步加以論述。
振幅控制
振幅控制有利的是連續的，使得當該PLL能夠從HPF接收一參考時脈信號時，該振幅控制電路AGC(24)係開始作用以將該系統趨穩至一正確的操作點。吾人應該注意到的是，在此申請案中所述的啟動的方法亦可被使用於利用其它如同在此所述的用於控制DC偏壓位準之方法的振幅控制。此外，該驅動信號可以是非正弦曲線的，例如是方波。該相移裝置並不依據振幅控制的實施方式而定。
該諧振器的振幅係藉由控制該驅動力產生的DC偏壓來加以控制。對於該諧振器轉子的靜電激發以及電容性偵測而言，有利的是在該啟動的狀態之後的正常操作期間使用精確固定的轉子偏壓電壓，並且相 同的固定的轉子偏壓電壓亦可以輕易地使用於該偵測。
為了振幅控制之目的，控制該些DC偏壓電壓的一或兩者是可行的。然而，在正常的操作期間控制該轉子偏壓電壓會改變該驅動偵測的靈敏度。在電容性偵測的情形中，該驅動偵測的偏壓電壓於是必須和該轉子驅動偏壓分開的、或是該靈敏度變化必須列入考慮。例如，在HPF之後的振幅控制電路(24)中的目標振幅可以根據一成比例於該轉子DC偏壓電壓的電壓或是另一參數、或是一在該CSA或HPF中、或是在該兩個區塊之間的可變的增益來加以調整。該校正可以在完成振幅量測或與該目標振幅的比較之前的信號路徑中的任何地方來加以完成。改變DC偏壓電壓對於電容性偵測的影響亦可藉由利用AC偵測來加以避免，其中一個別的AC載波信號係被使用於解析該轉子的移動。
如上所述，一用於振幅量測的輸入信號可以從該HPF的一輸出節點來取得。偏移或是閃爍(flicker)雜訊應該較佳的是不影響該振幅資訊。一種有效率的用於抽取該振幅之方法是一開關電容器(SC)導數裝置。圖3係展示一SC導數裝置電路，其係被使用作為該振幅控制電路(24)之一範例的取樣放大器(SAMPLING AMP)。該SC導數裝置電路是一差動放大器，並且輸入兩個輸入電壓Vi1、Vi2來輸入電容Cin。該SC導數裝置電路可被提供時脈在和從該HPF進入SC導數裝置電路的輸入信號相同的頻率下，但是每一信號週期可以接收到兩個振幅樣本。此種與待被偵測的信號適當地同步化的振幅偵測可被稱為同調的(coherent)或是同步化的振幅偵測。此係藉由倍增該些回授開關電容器Cfb並且以兩個相互反相的時脈相位C及XC來提供時脈給其而加以達成。由於該範例的電路是差動的，因此其係包括 兩組回授開關電容器Cfb，兩個通道(Vi1-Vo1；Vi2-Vo2)各有一個。在倍增的回授開關電容器的配置下，該取樣頻率係被倍增，因為在兩個時脈相位中都可以取得一樣本。因此，從兩個輸入信號相位都接收到一樣本，因而該輸入信號的波峰至波峰值可加以取樣。時脈信號C及XC係與該輸入信號(其對應於該諧振器的移動以及來自該諧振器之偵測到的信號)適當地同步化，並且分別具有與該輸入信號為-90及+90度的相位差：當時脈信號C及XC的邊緣出現在該輸入信號的波峰值時，該輸出將會產生該輸入信號的波峰至波峰的值。偏移以及閃爍雜訊將會在該放大器輸出被整流時被升頻轉換。該輸入信號的偏移以及閃爍雜訊將會因為該純粹電容性的輸入阻抗而被移除。因此，每個輸入信號週期係取得兩個樣本，因而每一個半波係從波峰至波峰地被取樣，並且被整流到輸出Vo1以及Vo2。
取出該振幅之替代的裝置(其在數位實現中可能是更加可行的)將會是半波及全波整流器、或是一傳統的乘法器，其中該PLL時脈將會被利用。然而，若用在類比域中，則所有這些方法都將會需要大量的濾波，以移除諧振頻率的諧波。
該振幅控制電路(24)的PI-控制器可以在相較於該諧振頻率f0的兩倍的速率下取樣該取樣放大器(SAMPLING AMP)的輸出。該PI-控制器可包括一積分器以及一比例控制器。在圖3中，該積分器以及比例控制器元件是被分開地描繪。此可以減少該些元件的電容器所需的電路面積。然而，一組合的PI-控制器也是可行的。
為了取樣一正確的振幅值，該PI-控制器的取樣相位有利的是就在圖3中的c或是cx的轉變之前結束。該PI-控制器係比較所取樣的輸 入值與一參考值，並且產生個別連續的以零階保持的(zero-order-held)輸出值。諧波內容、開關相關的暫態以及kT/C-雜訊可以利用一低通濾波器(未顯示)來加以移除，並且一CTRL_OUT信號係被輸出。該低通濾波器的截角頻率不應該遠低於該AGC迴路的速度的10倍。比例積分器的增益可被設計以給予所要的動態性質(速度以及衰減因數)以用於該振幅控制。可適用的設計細節例如是論述在刊物：L.Aaltonen以及K.A.I.Halonen："用於電容性MEMS陀螺儀的類比驅動迴路"。©2009施普林格科學+商業媒體的類比積體電路及信號處理，第63卷，第3號，第465-476頁中。
該MEMS諧振器振盪的振幅係藉由調整由該振幅控制電路所提供的DC偏壓電壓位準，接著與由該閉路的驅動迴路電路所提供的一AC驅動信號加總來加以控制，因而該兩者可以藉由該閉路的驅動迴路而被回授作為一朝向該MEMS諧振器之組合的回授信號(DRV)。該AC驅動信號以及該DC偏壓電壓可以在一例如是該HVSUM的高電壓的放大器中被加總。
啟動的控制器
啟動電路在此是指致能快速且可靠的啟動及餘震恢復的元件的一組合。啟動的狀態可被視為一具有多個階段(被稱為啟動的階段)的過程，其通常可被稱為啟動的狀態、或是簡稱為啟動。該啟動電路係適配於偵測一啟動的狀態。偵測該啟動的狀態係表示其被偵測到該MEMS諧振器(21)正在以一小於已經被定義為正常的操作狀態的振幅來移動、或是該MEMS諧振器完全未移動、及/或並未在該MEMS諧振器的標稱頻率、以及該驅動迴路(22)並未從該MEMS諧振器(21)接收到充分位準的輸入信號以維 持正常的MEMS諧振器(21)的操作。響應於一偵測到的啟動的狀態，該啟動電路係適配於以一種特定的方式來配置DC偏壓電壓至該MEMS諧振器的提供。該啟動電路(25)亦可以控制不同時脈信號的產生、以及該些產生的時脈信號根據該驅動迴路(22)的振幅位準之提供。
該啟動的狀態的偵測可以用各種方式來加以實施。例如，在圖2的類比驅動電路中，該啟動的狀態的偵測可以藉由取樣該取樣放大器(SAMPLING AMP)的輸出並且比較此取樣的振幅值與一臨界參考值來實現。若該取樣的振幅值低於該臨界值，則該啟動的狀態係被偵測到。
在第一啟動的階段中，該啟動的狀態係藉由調整該至少一DC偏壓而被啟動，該驅動迴路(22)的增益係如上所述地被設定為高的。多工處理控制(MUX CTRL)係選擇該內部的振盪器(OSC)以作為PLL輸入信號，並且該取樣放大器(SAMPLING AMPL)以及該啟動電路(25)的至少時脈參考控制(CLK REF CTRL)係接收該替代的同步化的啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)以作為時脈輸入。在此模式中，該PLL係根據內部的振盪器來提供一穩定的時脈，但是由於其尚未與該MEMS諧振器(21)同步化，因此該啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)係被使用於任何需要一同步化的時脈之電路。
當該取樣的振幅值到達給定的臨界值時，該系統係移到一第二啟動的狀態。現在，該PLL可以開始利用在該驅動迴路(22)中的HPF的輸出信號以作為一同步化的參考時脈，並且在該第二啟動的狀態的開始時立即、或是只在該PLL已經被容許一趨穩期間之後，由該PLL所提供之同步化的鎖定信號(CLK SIGNALS)可被提供給需要一同步化的時脈的元件。這 些元件可包括亦即該取樣放大器(SAMPLING AMP)以及該時脈參考控制(CLOCK REF CTRL)。然而，該些啟動的DC偏壓電壓仍然可被施加，該驅動迴路(22)的增益可被設定成一高的值，並且由於在該驅動迴路中的高增益，在該驅動迴路(22)中的信號可能是非正弦曲線的。再者，自動的增益控制AGC係如同在該第一啟動的狀態地被禁能。
最後，在第三啟動的階段中，正常的操作狀態的設定係被施加，並且自動的增益控制AGC係切換成導通。驅動迴路信號是正弦曲線的。
其它針對於磁滯而應用兩個或多個臨界值之偵測方法可被應用在本範疇內。圖4係描繪該系統在啟動狀態期間以及在該啟動的狀態不久之後的一模擬。該START曲線係對應於一開始信號，其係具有對應於該啟動電路之偵測到的狀態的兩個值，一個是用於該啟動的狀態並且一個是用於該正常的操作狀態。該V轉子偏壓曲線係對應於該轉子DC偏壓電壓的一位準。可看出的是，在正常的操作期間，該轉子DC偏壓電壓係具有一固定的值。對於該啟動的狀態，該啟動電路可以調整該轉子DC偏壓電壓至一較高的位準，以增加該驅動迴路增益並且容許在該驅動電極與轉子之間有較高的DC電壓差。該DRV曲線係描繪包含DC及AC成分的驅動電壓。
可以從該DRV曲線看出在開始時，該驅動電壓DC偏壓的DC偏壓電壓成分係被該啟動電路設定為大約7伏特。在此之後，該振盪振幅幾乎呈指數地成長直到該驅動迴路(22)的放大器飽和為止，並且使得該驅動信號變成是幾乎為一方波。該振盪振幅係上升直到該啟動的狀態結束為止，並且該START曲線值係改變其值。當該啟動的狀態結束時，轉子偏壓 電壓係從25V降低到約19.5V，並且該驅動電壓的DC偏壓電壓成分係從其預設的啟動的值被釋放，因而該AGC開始在該正常的操作模式中控制該振幅。
若該轉子偏壓通常是高於該驅動信號以及偵測電極的DC電位，則在啟動期間進一步提高該轉子偏壓值將會提高在該驅動迴路中的增益(~V^2)。儘管有被增大的迴路增益，此係降低由於在該驅動與感測信號之間的串音所造成的振盪之風險，並且該驅動力在該驅動信號飽和時也被增大。
根據一實施例，該些DC偏壓電壓中之一可以在該電路開啟電源期間，在該些迴路放大器操作之後來加以改變。在該些DC偏壓電壓的任一個上的改變都將會對於該轉子產生一個小的移動，此係將其推離其平衡位置，以用於開始該MEMS諧振器的機械式運動，並且將會進一步在該電荷靈敏放大器(CSA)中造成一響應。此將會產生一最初的脈衝至該驅動迴路(22)。此最初的響應可以藉由該啟動的狀態的高的正迴路增益而快速地進一步被放大。該最初的脈衝可以藉由在該高電壓的產生器已經升高到足夠的電壓之後，控制該些DC偏壓電壓至預設的值而被做成是快速的。若差動驅動被使用，則該驅動的差動電壓也應該在該驅動迴路(22)閉路之前被做成是高的。該差動可以例如藉由在該高電壓的放大器裝置的輸出中的開關、或是藉由切換一預設的輸入電壓至該驅動放大器並且接著切換該驅動放大器的輸入回到閉迴路而被做成是高的。此外，就在藉由連接該驅動放大器的輸入與輸出來閉路該迴路至正常的操作之前，一單端的驅動信號可被切換至一電壓位準以產生一步階函數或是方波脈衝。該驅動信號的DC位準步 階函數也可藉由驅動信號放大器來加以實施，以取代藉由偏壓電壓控制裝置的改變所產生的脈衝、或是除了該脈衝之外另增的。該步階函數可以靠近該驅動迴路的輸出級而被饋入。以該種方式下，該驅動迴路只有小部分需要有從脈衝產生至正常的閉迴路操作之快速的設定時間。用於切換該放大器模式之最長的時間較佳的是小於諧振頻率的週期時間。在沒有此種和在DC偏壓電壓上的改變一起饋送的最初的脈衝下，該驅動迴路(22)將只會偵測到雜訊引起的改變，並且因此其將會非常緩慢地開始，此最初只有提供最小的回授至該MEMS諧振器驅動電壓(DRV)的輸入。換言之，由在該些DC偏壓電壓之間的相對改變所提供之一最初的脈衝係被用來加速該MEMS諧振器以及驅動迴路的啟動。
在此例子中，一穩定的狀態係在大約31ms內被達成。在該開始信號轉換到正常的狀態之後可見到的暫態是部份由於從該轉子電壓至驅動偵測的串音所引起的，此係傾向使得驅動偵測放大器飽和以及錯誤的振幅量測。此過衝(overshoot)及下衝(undershoot)可以藉由微調該啟動的狀態的結束而進一步被最小化，其例如是藉由在導通該驅動電壓DRV的DC偏壓P控制之前，在不同的時間關斷放大器之增大的增益以及轉子之升高的偏壓電壓，並且接著最後從重置來釋放該I控制。在該啟動的狀態結束之後的振幅控制的開始時，那些手段可以容許該控制能夠更快的穩定，並且具有較小的過衝及/或下衝。
計時器延遲可被利用於該些啟動的手段在該啟動的狀態期間的序列。例如，該轉子偏壓值的改變以及在該驅動迴路(22)中的高增益操作的關斷係傾向對於振幅量測造成暫態的干擾。在將該驅動電壓的DC偏壓 控制給予P控制之前，一延遲可被利用以等待該暫態結束。在例如一些諧振週期的延遲之後，當該P控制已經使得該振幅以及DC偏壓接近該穩定的狀態，並且該I控制不太可能飽和而且使得該控制的趨穩變慢時，該I控制可以從重置被釋放。此可以避免該I控制器對於暫態過度反應，並且該振幅控制可以比圖4的例子更快的穩定化該諧振器的驅動電壓的DC偏壓以及振幅。此外，多個臨界位準可被配置到該啟動電路中，以用於結束或開始不同的手段。若在該啟動的狀態期間的任何階段需要一正確的時脈，則只有在該啟動充分的進行後並且該PLL被鎖定之後，該啟動的控制器才改變將會是該驅動迴路信號的時脈信號的來源成為內部的PLL時脈。
當尚未有一適當的時脈可供利用於一精確的啟動的控制時，該時脈偏移的啟動的信號之產生可以藉由利用較不精確的連續位準的穿越偵測來加以完成。當一精確的啟動的控制需要一相鎖時脈以用於精確的量測，並且在一適當的時脈可從包括PLL的時脈產生電路加以利用之前並無法使用該精確的啟動的控制時，該時脈偏移的啟動的信號是所需的。此外，該LPF的輸出可被使用作為用於一比較器的參考。由於該LPF移動相位-90度的事實，一利用LPF的輸出作為該參考所產生的時脈可被利用以取樣在HPF的輸出之振幅值。因此，PLL並不一定是SC為基礎的最初的啟動的信號之產生所需的。該PLL亦可被配備有一用於辨識相位鎖定狀態以及用於產生該時脈偏移的啟動的信號之電路。該用於辨識驅動迴路(22)的信號位準是過低而無法產生用於PLL的參考之電路可以開始所用的時脈信號的改變。例如，一切換配置可加以設置，其係根據利用一PLL所產生之時脈是否為可供利用的，以將利用該PLL所產生之正常的時脈、或者是該時 脈偏移的啟動的信號連接至需要一相鎖時脈之電路的時脈輸入。該時脈偏移的啟動的信號係具有未包含PLL的限制，並且因此該時脈偏移的啟動的信號的時脈頻率係受限於最大是和該驅動迴路(22)的參考信號的頻率相同，但是在另一方面，其係相關啟動而較快可供利用的，並且因此可以在啟動期間被使用。當來自該驅動迴路的信號位準是足夠高的位準以用於在包括該PLL的時脈產生電路內產生一穩定的時脈信號時，來自包括該PLL的時脈產生電路的時脈信號係被選擇，並且當一同步化的時脈信號並未可從包括該PLL的時脈產生電路供利用時，利用該低通濾波器的輸出所產生之時脈偏移的啟動的信號係被選擇。此種切換配置可以藉由該啟動的控制器電路來加以控制。該時脈偏移的啟動的信號之產生電路(例如比較器(COMP2))可包括該時脈電路(23)的部分，但是如同熟習此項技術者所理解的，任何替代的實施方式及/或位置都可被選擇以用於此在該驅動電路內之電路。
圖5係描繪一精確的控制器電路(START UNIT)的一個例子，其例如是可利用於圖4的一開始信號的產生，並且用於實施如同在圖2中所述的啟動模式控制(START-UP MODE CTRL)元件及/或時脈參考控制元件(CLK REF CTRL)。該控制器電路可被提供時脈在和該PI-控制器相同的速率(f0)及相位下、或是在相較於圖3中的PI-控制器之兩倍的速率2*f0下。一比較器(COMP)係比較從一參考電壓(2*Vref)以及信號(Vi2-Vi1)所產生的組合及放大的電荷與個別的電容器(C1、C2)，並且從在個別的輸入電壓與參考電壓之間的預先放大後的電壓差產生一個二進位信號。應該注意到的是，儘管該主要的圖係展示單一電容器(C1、C2)用於每個信號鏈路，並且這些電容 器兩者且的任一個實際上可以代表一對可控制的電容器，例如是如同在代表該可控制的電容器(C1)的內部結構的彈出圖502中所繪的C1a、C1b。該範例的可控制的電容器(C1)的電容係藉由受到控制信號START及XC所控制的開關來加以調整，該後者XC是從前者START反相而得。在一替代實施例中，該電容器C1的電容可以用任何其它已知的方式而為可調整的。包含OPA1的開關電容器的前置放大器係根據該電容器比例(C1/C3)或是(C2/C3)來放大該輸入信號。接在該比較器之後可以是一用於取樣該比較器(COMP)的輸出之正反器閘505及/或一計數器(COUNT)。該取樣可以在每個振盪週期期間利用加倍取樣電路而發生兩次、或是在每個振盪週期期間只有一次，亦即藉由在連續的振盪週期中之不同的極性週期期間取得樣本。 在每個週期一樣本下，取樣電路的倍增可加以避免；取樣頻率將會有效地降低到一半，但是此可能不是一項重要的問題，因為在該啟動的狀態中之變化的速度不是非常快速的。然而，振幅偵測的強健度也會受損於較低的取樣頻率，因為例如是漏電流在該控制器電路START UNIT(500)的輸入所施加的回轉(slewing)可能會改變取樣的振幅DC值。該些時脈信號C及XC可包括時脈信號(CLK SIGNALS)或是啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)、或是該些時脈信號C及XC可以根據這些時脈信號的任一個而被導出。若用於C及XC的時脈頻率是2*f0，則單一控制器電路START UNIT(500)是所需的。然而，若在C及XC接收到的時脈頻率是f0(等於該諧振頻率)，則兩個控制器電路START UNIT(500)是所需的。此係利用第二灰色虛線來加以描述，其係呈現第二控制器電路(501)、以及一作為該第二控制器電路(501)的取樣元件之第二正反器閘(506)，其同樣以灰色來標示以強 調該可選性。該兩個控制器電路(500、501)可以是彼此類似的，除了該些時脈信號C及XC在該兩個單元之間是反相的以外。在兩個START UNIT(500、501)是所需的情形中，它們可以共用一共同的計數器(COUNT)。
比較器的輸出可以在該控制器電路(500)中被標記為XC-相位的前置放大器改變轉移相位的結束時被取樣，以避免切換的暫態影響到該輸出。用於啟動的精確的磁滯可以利用在圖5中的至少一開始信號可控制的參考電容器C1來加以產生。選配的是，該些信號電容器可被做成是可調諧的。在這些設置下，該開始信號可以例如是在該輸入信號(Vi2-Vi1)對應於一在該振幅控制電路中之特定的目標振幅時被解除啟動(該啟動的狀態結束)，而重新啟動則將會需要該輸入信號下降到一較低的值，例如是下降到該目標振幅的80%。在沒有來自內部的PLL之適當的時脈信號下，該啟動的控制器電路並不會太早關斷該開始信號，因為一個不正確的時脈信號將會使得該振幅取樣給出過小的結果。因此，只要該PLL是在上臨界值應該被觸發並且該開始信號被關斷之前被鎖定，圖5的控制器電路並不需要對於適當的時脈信號的任何偵測。
當該控制器電路工作於一具有頻率2*f0的時脈，亦即該MEMS諧振器(21)的頻率的兩倍時，其係在該MEMS諧振器振盪的每個基本的週期期間取得兩個樣本。在該MEMS諧振器頻率的一基本的週期期間所取得之兩個量測到的樣本在整流之後(在圖3中所示的電路輸出)都需要是大於或等於一設定的參考位準，該啟動的狀態才可以被禁能、或是該參考信號多工器(在圖2中的sell)才可以選擇來自該驅動迴路(22)之同步化的參考信號以用於該具有PLL的時脈電路。一作用為數位延遲元件的計數器 (COUNT)可被置放在該正反器閘(505)之後，以避免單一比較器的脈衝啟動該啟動的狀態。被置放在該正反器閘(505)之後的計數器(COUNT)只有在啟動的狀態被啟動、或是當振盪器信號正被啟動以使用作為對於該PLL的參考時才可以計數樣本。該計數器(COUNT)的使用係致能避免當該時脈信號(CLK SIGNALS)為不穩定時的使用，亦即當PLL在啟動期間並未趨穩時、當PLL在操作模式的改變期間需要時間來趨穩時、或是由於任何偶然的干擾。當在單一基本的週期期間所取得的兩個樣本被偵測到超過該預設的參考位準時，計數器(COUNT)係立即改變其輸出級。該控制器電路(500、501)係放大在包含OPA1之開關電容器的前置放大器中的信號，並且亦確保任何偏移電壓都從該信號加以移除。此係利用該些CDS電容器C4以及個別的開關來加以達成。
接近該目標振幅來結束該啟動的狀態係容許一高速(高力)的驅動能夠被使用，只要其係最佳可行的即可，而一低力的標稱驅動AC只有最低限度地對於最終的機械式振幅調整才被採用。磁滯的量可以藉由在參考電容器C1及C2之間的比例來加以控制。
若在啟動期間使得該轉子DC偏壓電壓為較高的，則該驅動迴路的整體閉迴路增益在啟動期間是較高的，這是因為該增大的偵測及驅動靈敏度之緣故，並且來自該HPF的輸出之振幅量測亦被放大。此可以藉由在振幅量測被完成之前降低例如是在CSA中、或是在該HPF中的增益來加以補償。此外，該取樣放大器(SAMPLING AMP)的增益可被降低或衰減，以只有補償該振幅量測。若該轉子偏壓增加的影響是在該驅動迴路內的振幅量測之前加以補償，則在該閉路的驅動迴路中的整體增益是固定的。只 補償從該閉迴路取樣的振幅量測將會使得該驅動迴路的整體增益以及驅動信號的振幅變成為轉子DC偏壓電壓相依的。此將會在該驅動迴路信號路徑中產生較大的信號位準，並且其可能會限制可供穩定狀態的振幅量測及控制利用的最大的動態範圍，因為在該振幅取樣以及增益補償之前的放大器可能會飽和。此可能會迫使限制在該振幅取樣點之前的放大器的增益、或是限制該最大的轉子偏壓電壓低到足以同樣在該最大的轉子偏壓下有正確的目標振幅偵測。
啟動的控制器的磁滯限制亦可以考慮到只有在啟動期間升高的偵測增益。若高的轉子偏壓電壓以及因此高於正常的偵測靈敏度只在啟動期間被使用，則較高增益的振幅量測亦可以只被使用於在決定該啟動的狀態的停止時之啟動的控制。用於結束該啟動的臨界值可以根據放大後的振幅量測而被升高。該啟動的控制器的臨界值可以只藉由改變該電容比例來加以改變，並且該參考電壓可以是固定的。當該啟動被結束時，較高的臨界值將會是遠離在正常的偵測靈敏度下之正常的振幅量測。較低的臨界值應該是低於對應於就在該轉子偏壓被降低至正常之後的量測之振幅量測。例如，若正常狀態的振幅目標值是1.0V，並且高的轉子偏壓放大該量測50%，則該停止的臨界值可以是約1.5V。當該轉子偏壓被降低至正常時，該振幅量測將會是接近1V，因而較低的臨界值應該是小於1V，例如是0.8V或0.9V，以便於避免不必要的重新啟動。較高的臨界值仍然可以是1.5伏特，因為其並未被啟動，除非有一重新啟動，並且該開始信號以及高的轉子偏壓電壓係再次被導通。
不必要的重新啟動亦可以藉由計數器(COUNT)延遲而被避 免，該計數器(COUNT)係迫使該啟動電路在該開始信號被容許再次重新啟動該驅動迴路之前等待一段時間。然而，實際狀況是當該數位延遲也在開啟電源期間存在時，該啟動的邏輯必須接收至少一些隨機時脈以啟動該啟動的狀態、或者是該邏輯必須被重置到該啟動的狀態。在該啟動電路中加上一延遲(COUNT)亦將會阻擋單一啟動的控制脈衝造成重新啟動。啟動的控制的量測結果仍然可被用來發出信號指出該諧振器尚未在正常的振盪中。
此外，放大器增益及/或放大器偏壓電流及/或高通的截角頻率可以在該啟動的狀態期間被增大。若在圖2中的LPF的輸出點之後的一放大器中的增益在啟動期間被增大，則對於來自該LPF的輸出之振幅量測靈敏度並沒有顯著的影響。該升高的增益將會增加該驅動AC電壓的振幅。被增大的放大器偏壓電流係改善在高增益的操作中之可能的相位誤差，並且較高的截角頻率係容許在該驅動迴路中的放大器有較快的DC操作點設定。此外，該HPF以及CSA的截角頻率可以在該啟動的期間被升高，以便於加速透過該驅動迴路的DC電壓位準以及放大器操作點的設定。此亦將會容許較快的設定到正常或啟動的狀態操作，以防該CSA及/或HPF在開啟電源或是轉子偏壓偏移期間將會飽和。為此理由，在該轉子偏壓電壓被改變時的啟動之後，該HPF及/或CSA的截角頻率亦可被保持為高的一段時間。
在該啟動的開始時，該啟動電路亦可以在不同的時間依序地開始不同的啟動的手段。
作為啟動的手段的此種不同的時序的一個例子是，該啟動的狀態可被視為一個從起始朝向正常的操作狀態之三階段的過程。在第一啟動的階段中，如上所述，該啟動係藉由調整該至少一DC偏壓，並且將該驅 動迴路(22)增益設定為高的而被起始。多工處理控制(MUX CTRL)係選擇內部的振盪器(OSC)作為PLL輸入信號，並且該取樣放大器(SAMPLING AMPL)以及該啟動電路(25)的至少該時脈參考控制(CLK REF CTRL)係接收該替代的同步化的啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)以作為時脈輸入。在此模式中，該PLL可以根據該內部的振盪器(OSC)來提供一穩定的時脈，但是由於其尚未與該MEMS諧振器(21)同步化，因此該啟動的時脈信號(START-UP CLK SIGNALS)係被使用於任何需要一同步化的時脈之電路。
當取樣的振幅值到達給定的臨界值時，該系統係移到一第二啟動的階段中。在此階段期間，該PLL可以開始利用在該驅動迴路(22)中的HPF的輸出信號作為一同步化的參考時脈，並且在該第二啟動的階段的開始立即、或是只有在該PLL已經被容許一段趨穩期間之後，由該PLL提供之同步化的鎖定信號(CLK SIGNALS)可被提供用於需要一同步化的時脈之元件。這些元件亦即可包括該取樣放大器(SAMPLING AMP)以及該時脈參考控制(CLOCK REF CTRL)。然而，該啟動的DC偏壓電壓仍然可被施加，該驅動迴路(22)增益可被設定為一高的值，並且由於在該驅動迴路中的高的增益，在該驅動迴路(22)中的信號可能是非正弦曲線的。再者，如同在該第一啟動的階段中，自動的增益控制AGC係被禁能。在所用的時脈信號之間的選擇係藉由該啟動電路START CTRL(25)來加以控制，其係包括啟動模式控制(START-UP MODE CTRL)以及時脈參考控制(CLK REF CTRL)。
最後，在該第三啟動的階段中，該正常的操作狀態的設定係被施加，並且自動的增益控制AGC係被切換導通。驅動迴路的信號是正弦曲線的並且接近正常的操作。
在驅動迴路中的相移
一偵測一諧振器的位置資訊以作為電子信號並且饋送放大後的信號回到該諧振器之驅動迴路係需要相移該信號，以便於提供一正回授並且使得該迴路振盪在諧振頻率下。
同樣較佳的是，最小化甚至可能會激發非所要的振盪、或是可能會造成非所要的雜訊或串音的放大之寄生的增益。一種電容性偵測及驅動的MEMS諧振器至少在該啟動的期間係需要來自該驅動迴路的放大器之高的增益。一在該驅動迴路中之強健而仍然是簡單的相移裝置是一MEMS諧振器所需的。
當來自該諧振器的電容性資訊是利用在圖2中之一習知的電荷靈敏放大器CSA來加以偵測時，在該放大器的輸出之電壓模式信號是在和該元件位置相同的相位。相較於該驅動偵測放大器CSA的輸出，該激發信號必須被90度相移，以便於實現一振盪在該諧振頻率的振盪器。CSA通常是優於互阻放大器TRA(R相對於C是主導的)，因為晶片上的電容通常是遠比晶片上的電阻器穩定的。互阻放大器係提供與該諧振器的速度幾乎相關之輸出電壓，並且其相位相較於電荷靈敏放大器是被相移大約90度。
用於達到該相移的習知技術解決方案通常是在類比或數位域中使用至少一積分器或是一微分器(導數裝置)電路。這些相移的方法實際上都需要額外的濾波。在積分器的情形中的偏移以及在微分器的情形中的高頻增益係迫使該相移元件分別實現為一低通(或事實上是帶通的)濾波器以及高通濾波器。寄生的增益可能會由於交叉耦合、或是由於該元件之寄生的諧振模式而激發非所要的振盪，並且低頻的時間常數係占用相當大的 電路面積。PLL可以提供其它的相移實施方式之一種強健的替代方案，但是其需要適中複雜的啟動的程序以及大的諧波驅動功率或是複雜的濾波。
在一實施例中，一相移元件可以是根據二階(或是更高階，例如四階)的連續時間的低通濾波器架構。此係容許有製造參數之良好的容限、以及該振盪之可靠且穩定的啟動及操作。二階的低通濾波器之一般的轉換函數係具有以下形式H(s)=1/(s2/ω0 2+s/Qω0+1)，其中ω0=2πf0是該濾波器的自然頻率，並且Q=1/(2ξ)是其品質因數。當Q被設定為例如是1的低值，並且ω0被設定以匹配該陀螺儀的諧振頻率，亦即該MEMS諧振器的諧振頻率時，該濾波器係在ω0，亦即在等於該MEMS諧振器的機械頻率之頻率下產生必要的90度相移。當一低通濾波器被使用於相移時，該相移將會是負的，亦即-90度。頻帶外的增益(在此例中是指該低頻的增益)只是較高1/Q。圖6係描繪針對於不同的衰減及Q因數之範例的濾波器增益的轉換函數。對於所有的曲線而言，該f0是16kHz，並且在最高的曲線中的衰減因數是0.5而且Q=1。可看出的是，高頻增益係利用由該二階濾波器所提供的特徵而被衰減。考慮到這些實際狀況，高的Q值將會是有利的，但是將會需要非常準確匹配的LPF的ω0以及諧振器的ω0。
然而，在低Q值下，該LPF係容忍在該元件的諧振頻率與IPF的截角頻率之間的較高的不匹配。例如，若該驅動或激發信號的相位誤差被指定為5°，則一頻率不匹配係在圖7中被描繪為衰減因數的一函數。清楚的是，該衰減越大，則該Q越大，並且所容許的頻率不匹配越高。因此，最佳的(最小的)衰減因數可以藉由搜尋該系統所需要作用的環境以及部 份的製程變異之最壞情況的組合而被找出。例如，強健的Q可以是0.5，其係在5°的最大誤差下容忍+-9%的頻率不匹配。
一晶片上的LPF的類比實現係可能遭受到截角頻率的一高的製程相關的變異。在一實施例中，此可以藉由設計一例如是無穩態的多諧振盪器(multivibrator)之振盪器來加以校準，其頻率是唯一根據從類似於用在該LPF內的構件所建構的RC-矩陣而定。
圖8係描繪一用於調諧LPF的截角頻率之範例的電路的概要圖。低通濾波器LPF以及振盪器82可以利用像是電阻器、電晶體或電容器之匹配的可控制的電路元件，以它們具有一匹配在該低通濾波器與振盪器之間的頻率相依性的構件參數的此種方式來加以做成。當該低通濾波器LPF以及該振盪器82是在相同的積體電路晶片內時，則它們已經利用相同的製程而被做成到相同的基板，並且因此在該兩個裝置之對應的匹配構件之間並沒有製程相關的差異。
該振盪器82的頻率係藉由一調諧電路81來加以量測，並且該調諧電路81係藉由調整一控制信號Ctr來調諧該振盪器82的頻率fOSC至目標值。例如，該控制信號是用於控制一電容器組或是電阻器組之一電壓信號或是一數位字。
該可調諧的振盪器裝置的一實施例是使用該低通濾波器本身作為一振盪器的部分。此可以藉由利用例如一如同在圖9中所繪的Sallen-Key拓撲的二階低通濾波器來加以達成。該增益控制的AGC-LPF係被加入到該基本的濾波器設計。增益控制可以增加該增益至一其中該電路開始振盪在該低通濾波器的自然頻率之位準。該增益控制接著限制該振盪振 幅至該線性操作的位準，並且保持該振盪為正弦曲線的。該電路的輸入電壓Vin應該連接至類比接地、或是連接至一固定的低阻抗的來源。在該頻率被調整之後，相同的調諧值係被用來操作該電路為低通濾波器。該增益控制的AGCLPF係被關斷，並且該電阻器R4LPF可被開路所取代，並且小的或是零值的R3LPF係工作為回授電阻器。在這些設定下，該放大器的增益是1。該些電阻器值R3LPF以及R4LPF可被用來控制或改變該放大器的增益，因而控制或改變該低通濾波器的Q-值。
利用相同的電路作為一低通濾波器並且作為一振盪器，此可被用來將該振盪器信號饋送至該諧振器以作為驅動信號。當該振盪器頻率與該MEMS諧振器的諧振頻率相同時，此可以激發該諧振器。若該偵測到的信號被迴路返回到該振盪器的輸入，則其將可能會使得該調諧變為困難的，因為該MEMS-諧振器以及該振盪器可能會彼此干擾，並且若調諧影響該系統的差拍(beat)及/或振幅多過於影響該LPF的輸出頻率，則耦合的振盪可能會複雜化該振盪器的調諧至所要的頻率。然而，該振盪器也可被使用以藉由找出在該MEMS-諧振器中產生振幅最大值的頻率來解析該MEMS諧振器的自然頻率。此可以藉由將該LPF的輸入連接至該類比接地(或是其它DC值)，並且開路在該LPF的輸入之前的驅動迴路信號路徑來加以完成。此將會容許該驅動迴路電路的PLL能夠鎖定在符合該諧振頻率的振盪器頻率點，並且產生充分的機械運動。由於該PLL可以是有作用的，該驅動迴路振幅控制也可以是運行的，因而該相符的振盪器以及MEMS諧振頻率點可以藉由量測該增益控制器的輸出而被解析出。此實施例係容許量測該MEMS振盪器頻率，並且同時調諧該LPF的截角頻率。然而，頻率掃描時 間可能會變成緩慢的，因為高Q值的MEMS必須能夠響應於每個LPF的振盪頻率點。從MEMS偵測至LPF輸入的適當的耦合量可被用來調諧該LPF以及MEMS諧振器之耦合的振盪至一諧振最大值。在該情形中，該LPF的振盪器的諧振頻率係利用該MEMS-諧振器頻率作為調諧參考並且找出該MEMS諧振器的振幅響應最大值，而間接被量測出。同樣在此情形中，每個LPF調諧值的量測都需要等待該MEMS諧振器的響應。
另一實施例是使用一個別的振盪器以用於解析該低通濾波器的調諧參數。實際上，具有個別的低通濾波器及振盪器之調諧電路的設計通常是藉由先設計該LPF來加以達成，並且較佳的是選擇LPF的構件值以使得在兩個裝置中的電阻器及電容器具有相同的值、或是構件的值可被實施為固定的比例，因而只有並聯或串聯之相同的構件才需要被調諧。例如，可以有兩個具有相同構件值的電容器、或是兩個具有整數比例之可調諧的電容器，此係容許可調諧值的單元構件的使用。例如，2C：3C的電容器比例可以從5件利用相同參數來調諧之1C值的單元電容器來加以建構。 此外，其它非可調整的構件值可以由單元值來做成、或是只有一構件值可被使用。例如，所有的電阻器都可以具有相同的值R、或是可以由一個值的構件並聯或串聯來加以建構。
接著，該振盪器可以如同在該LPF中一般地，利用相同的單元構件值來加以設計，其係以單一單元的構件、或是以許多相同值的構件並聯或串聯來加以設計。該振盪器的目標頻率可以在其之後，藉由計算或模擬來加以界定。該目標頻率於是將會具有一相對該LPF的截角頻率之固定的比例。實際的頻率係依據所選的振盪器的類型而定。
可適用的振盪器類型係包含至少一無穩態的多諧振盪器、一韋恩(Wein)橋式振盪器、一雙T型振盪器、以及一RC相移振盪器。不同的振盪器設計可以利用相同的RC值來產生不同的輸出頻率。仍然，該低通濾波器以及所有上述的振盪器類型都具有一RC值至頻率的相依性F=k/(RC)，其中k是一可以針對於每個振盪器設計而被計算或是模擬出的常數。
振盪器頻率可以藉由一數位計數器來加以量測，因而用於該振盪器的目標頻率係因此容易視需要來設定。該振盪器的調諧參數可以在不需要外部的輸入信號至該低通濾波器下加以解析。該調諧可以在該裝置的最初校準期間只被進行一次，並且校準的控制可以是外部的。例如，外部的電腦可以透過一在該電路中的資料匯流排來讀取該頻率量測並且控制該些調諧參數，並且該些調諧參數最終可以被寫入到該電路之一非揮發性的記憶體中。
藉由以用於該目標LPF的截角頻率之匹配的RC-構件值來調諧該振盪器的頻率成為正確的(亦即成為一目標頻率)，所找到的調諧值可被輸入至利用相同或是一對應的匹配的控制信號Ctr的LPF，而且也用於調整該低通濾波器。因此，量測該LPF的頻率響應並不需要外部的信號源，而在LPF以及振盪器之間的匹配將會處理正確的LPF截角頻率。此種校準策略係使得利用簡單的晶片上的裝置來校準該相移裝置變為容易的。對應的開關電容器矩陣也可以替代RC矩陣而被利用在該振盪器以及該濾波器中。
該振盪器的頻率可以從一些替代的頻率中加以選擇。例如，兩個並聯的電容器可以利用相同的值而被調諧成一工作在兩倍頻率下之類 似的電容器、或是該頻率可以藉由利用兩個並聯的電阻器來加倍。此可以是有利於節省用於振盪器的空間、或是振盪器的頻率可被選擇到一不太可能造成干擾的頻率。較高的頻率可被使用於較快的頻率計數。較低的頻率可以是有利於正確性、或是有利於節省供給的功率。
可調諧構件或非可調諧構件、或是兩者都可被縮放以用於改變振盪器的頻率。縮放的構件值通常是藉由組合許多相同的單元構件來加以做成的，例如若相對的電容值3C以及3.3C是所需的，則它們是藉由10及11件的0.3C的相同單元來加以做成的。單元尺寸及相同形狀的構件之使用係消除因為相較於面積的不同的周邊長度之相對的變化。因為該電容器或電阻器的周邊性質經常具有大的製程相關的變化，因此該振盪器以及低通濾波器應該使得調諧構件是從相同的區塊來加以建構的，但是區塊的數目可以是不同的。若該低通濾波器需要兩個或多個應該被調諧之不同值的構件，則利用兩個振盪器以個別地調諧該些構件、或是利用一振盪器，藉由將該振盪器調諧至兩個不同的頻率並且複製對應的調諧值至該低通濾波器也是可行的。上述的3.0C以及3.3C電容的例子例如可以是由並聯2.7C的單一非可調諧的電容器以及兩個0.1到0.5C的可調整範圍的調諧電容器來做成的。於是，兩個電容器調諧參數可以依次藉由單一振盪器而被解析出。
該調諧電路81可以儲存該些調諧值以供未來使用。該些值可被儲存到一內部或是外部的記憶體。若該些值被儲存在一非揮發性記憶體中，則它們未來可被利用，因而在最初的調諧之後可能不需要再次調諧該裝置。該調諧亦可以是針對於多個溫度來加以做成的，並且對應的調諧 值可被儲存到一溫度補償表。該些調諧值可被使用於根據溫度的調諧內插、或是只作為初始值。該調諧可以在每次啟動之後、或是根據要求而只被完成一次，因為並不需要連續的調諧。該調諧電路81甚至可以是至少部份在外部的、或是該些量測的調諧值可以例如在該裝置的工廠測試期間，藉由外部的程式化裝置來加以儲存。一MEMS陀螺儀的主要諧振器可以在工廠中被校準，並且該調諧是該校準的部分。該些調諧參數可以和其它校準參數一起被儲存在可程式化的記憶體中。該可程式化的記憶體可以是一次可寫入的永久記憶體，並且在裝置的使用壽命內只做成一次校準。
在該低通濾波器中以及在該振盪器中之可調諧的元件例如可以包括一組並聯的電容器。典型的設定是直接可藉由一數位字控制的具有可切換的電容值之二進位序列。可切換的電容的值可以是1C、2C、4C、8C、等等。該組可以與一待被調諧的較大電容器並聯。例如，上述4位元控制的組係給予16個1C的調諧步階，並且若其是與92C的電容器並聯，則組合的電容器是具有1%步階之大約100C再加減7%可調諧的範圍。
對於電阻器而言，並聯連接的值可以是1R、R/2、R/4、R/8、等等。於是，該數位控制字係以1/R值(傳導性)作為調諧參數來直接影響構件。
如上所解說的，通常數個相同尺寸的電容器或電阻器被使用，而非不同值的單一構件。然而，並不需要知道該調諧的構件值，而是只要知道該些參數，以在兩個裝置中重複相同的調整。因此，在該組中使用幾乎是任意尺寸的構件是可能的，只要組合起來在可調諧的構件之可利用的組合的構件值中沒有空隙即可。該振盪器以及該LPF必須具有相同的 可調諧的構件，但是該些組的可切換的構件可包括不同尺寸的構件，並且它們並不需要是二進位編碼的。為了避免在並聯連接的值中的空隙，某些冗餘可被加到該組中。例如，2的冪次的二進位序列可被加入一些中間值、或是某些被加入的小值的構件可被利用以涵蓋可能遺失的調諧值。例如，在該二進位值4、2、1之間可被加入像是6及3之額外的值。它們可被利用以涵蓋高達九個遺失的輸出值之遺失的輸出值的任一空隙。遺失的輸出值之空隙通常是由於最高有效的控制值過大所引起的。冗餘亦可以藉由利用粗略調諧的組以及細微調諧的組而被加入，因而該細微調諧的組具有一調諧範圍是大於該粗略調諧的組之可能的遺失的範圍。
用於LPF的最初的校準可藉由利用在該頻率參考以及該LPF之間的匹配而被完成。從該驅動迴路的角度來看，並不需要精確的最初的校準，因為更精確的最終的校準可以在該MEMS振盪器運行之後加以完成。因此，最終的校準可以藉由在信號橫越該LPF時校準該相移而被完成。 對於最初的校準而言，首先是知道相同類型的裝置係被使用於該LPF以及振盪器兩者，並且其次是在LPF以及振盪器之間的頻率比例是已知的(較佳的是固定的)即已足夠。對於更精確的最初的校準而言，匹配的構件、電阻器及電容器可以利用ASIC設計的一般已知的佈局技術而被使用於該LPF以及振盪器中。
為了縮減校準時間，一非常可預測的特性是相關的。此係容許在不需要測試每一個別的校準設定下，藉由計算來預測輸出結果。因此，只要該校準控制是可預測的，則不論對於構件值是使用二進位控制的矩陣或是其它類型的校準設定，從校準的觀點來看都是不太重要的。
此外，一可調諧的單一構件可被使用。一電容二極體、鐵電可變電容、或是一像是在線性模式中的MOSFET電晶體之可控制的電阻器是可被使用之可調諧的元件的例子。
該可調整的參數範圍必須涵蓋以絕對值的至少該些製程相關的構件值容限、以及在該諧振器的諧振頻率中的容限。此外，該溫度補償也可能是所需的。
根據一實施例，該可調整的頻帶可以涵蓋比補償一諧振器以及驅動迴路電路的產品對的容限所需者更大的頻帶。若該頻率範圍被做成足夠大，則數種不同頻率的諧振器模型可以利用一種類型的驅動迴路電路來加以使用。因為該調諧電路需要可被利用於解析該諧振器頻率f0的頻率參考，因此該些調諧參數可以在第一次啟動中加以量測，並且寫入到校準記憶體。這些調諧參數之後可被使用作為用於該調諧電路81之最初的值。 此實施例係容許一驅動迴路電路的組態設定能夠用於數個不同頻率的諧振器。該組態設定可以在該諧振器以及驅動迴路電路被一起安裝到一系統或是作為一模組之後，在最初的工廠測試中加以做成。
根據上述實施例的低通濾波器的使用係容許有更強健的啟動。該諧振器係較不可能以一次要的諧振的模式啟動，即使當一具有一大的次要諧振頻率成分的脈衝在啟動的開始時被饋送到該諧振器也是如此。 該強健的操作係藉由該LPF所提供的特徵來加以達成，其包含首先是變為180°充分高於自然頻率的相移並且避免能量傳輸至寄生的諧振模式、其次是增加超過自然頻率的衰減、以及第三是相較於在操作頻率的增益之低的DC增益。
對於熟習此項技術者而言明顯的是，隨著技術進步，本發明的基本概念可以用各種方式來加以實施。因此，本發明以及其實施例並未受限於以上的例子，而是它們可以在申請專利範圍的範疇內變化。

Claims (17)

  1. 一種用於一MEMS諧振器之驅動電路，其包括：閉路的驅動迴路裝置，其係用於偵測及放大該MEMS諧振器的一信號；以及用於將所偵測到且經放大的信號作為一回授信號饋送回到該MEMS諧振器的裝置；DC偏壓電壓裝置，其係用於針對該MEMS諧振器產生一第一DC偏壓電壓以及一第二DC偏壓電壓，該第一DC偏壓電壓係連接至該MEMS諧振器的一轉子電極，啟動控制裝置，其係組態成偵測該MEMS諧振器的一啟動的狀態，其中該第二DC偏壓電壓是根據該MEMS諧振器的量測到的振幅來加以控制，以及該閉路的驅動迴路裝置組態成加入該第二DC偏壓電壓到該回授信號中，其特徵在於響應於一偵測到的啟動的狀態，該啟動控制裝置係組態成改變該第一DC偏壓電壓至一預先定義值，該預先定義值係在該啟動的狀態期間造成比在正常的操作中更高的一整體增益及更高的一激發力。
  2. 根據申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該第二DC偏壓電壓係被加入到該回授信號中，並且該回授信號係包括一AC成分以及該第二DC偏壓電壓成分兩者。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，其中該啟動電路係進一步適配於改變該些DC偏壓電壓中的至少一個以用於在該MEMS諧振器中產 生一最初的脈衝，此係造成該MEMS諧振器一離開其平衡位置之小的移動並且在該閉路的驅動迴路裝置中造成一脈衝，並且其中在該閉路的驅動迴路裝置中的放大器係放大該最初的脈衝。
  4. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，其中該啟動的控制電路係進一步適配於在該啟動的狀態期間，在該閉迴路裝置中增加以下的至少一個：放大器增益、至少一放大器的偏壓電流、一用於偵測到的信號之高通濾波器裝置(HPF)的截角頻率。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，其中該啟動電路係適配於在該啟動的狀態期間的不同時間控制不同的啟動的手段至正常的操作狀態。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，其中該啟動電路係適配於控制時脈信號在該驅動電路中的提供，其中在啟動的狀態期間，時脈信號可以在以下的至少一個中加以產生：-一包括PLL的時脈產生電路，該時脈產生電路係從一振盪器電路接收一參考，以用於提供一非同步化的時脈信號；以及-當來自該驅動迴路的信號位準是足夠高的位準以用於在該包括PLL的時脈電路內產生一穩定的時脈信號時，該包括PLL的時脈產生電路係用於提供一同步化的時脈信號；以及-當一同步化的時脈信號並未可從該包括PLL的時脈產生電路供利用時，一利用該用於相移的裝置的輸出所產生的時脈偏移的啟動的信號，會用於提供一同步化的啟動的時脈信號。
  7. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，其中該驅動迴路電路係適 配於與一電容性MEMS諧振器一起作動。
  8. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，其中在正常的操作期間，該閉迴路裝置係適配於包括具有固定的AC增益之驅動迴路放大器。
  9. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，該驅動電路進一步包括一開關電容器導數裝置電路，以用於在兩個時脈相位中提供該輸入信號的經整流的輸出樣本，該開關電容器導數裝置電路係包括至少一組具有歸零開關的兩個回授開關電容器，該開關電容器導數裝置電路係被配置以接收一具有和該開關電容器導數裝置電路從該驅動迴路接收到的輸入信號相同的頻率之時脈信號，並且該至少一組的兩個回授開關電容器的歸零開關係被配置以藉由兩個相互反相的時脈相位來加以操作。
  10. 根據申請專利範圍第1或2項之驅動電路，其中用於偵測該啟動的狀態的裝置係包括一具有用於引入精確的磁滯的至少一可控制的電容器值之開關電容器電荷組合裝置以及一比較器裝置。
  11. 根據申請專利範圍第10項之驅動電路，其中用於偵測該啟動的狀態的該裝置進一步包括：-一用於預放大在至少一輸入電壓以及一個別的參考電壓之間的差值之放大器，-一用於取樣該比較器裝置的正反器閘，以及-一用於在啟動的狀態期間延遲的延遲元件。
  12. 根據申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該閉迴路裝置係包括一相移元件，該相移元件係包括一至少2階的低通濾波器，其係被配置以將所偵測到且經放大的信號的相位相移-90度。
  13. 根據申請專利範圍第12項之驅動電路，其中該低通濾波器的截角頻率係適配於藉由調整一配置在相同的積體電路上的振盪器裝置的頻率，並且利用調整資訊以調整該低通濾波器的截角頻率來加以調諧，該振盪器係包括一RC或開關電容器矩陣，其係具有一對應於該低通濾波器的頻率特徵的構件值。
  14. 一種MEMS振盪器裝置，其係包括一根據申請專利範圍第1至13項的任一項之驅動電路。
  15. 一種MEMS陀螺儀，其係包括一根據申請專利範圍第1至13項的任一項之驅動電路。
  16. 一種用於啟動一MEMS諧振器驅動迴路之方法，其係包括：-偵測及放大該MEMS諧振器的一信號；-將所偵測到且經放大的信號作為一回授信號饋送回到該MEMS諧振器；-產生一第一DC偏壓電壓和一第二DC偏壓電壓，第一DC偏壓電壓係連接至該MEMS諧振器的一轉子電極，以及該第二DC偏壓電壓係被加入到該回授信號中；-偵測一啟動的狀態；-響應於該啟動的狀態的偵測，設定該MEMS諧振器的該第一DC偏壓電壓至一預設的值，該預設的值係在該啟動的狀態期間造成比在正常的操作中更高的一整體增益及更高的一激發力。
  17. 根據申請專利範圍第16項之方法，其進一步包括：-偵測該啟動的狀態的結束，以及 -響應於該啟動的狀態的結束的偵測，從該預設的值釋放該第一DC偏壓電壓。
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