[实用新型]带宽可调的零相移RC低通滤波器及微机械陀螺仪驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及微机械陀螺仪驱动信号处理技术，尤其涉及一种带宽可调的零相移RC低通滤波器及微机械陀螺仪驱动电路。 

背景技术

在微机械陀螺仪驱动电路中，在陀螺固有频率的控制下产生驱动信号，所述驱动信号与驱动检测电极的相位差为90°，在90°相移电路之后的连续时间内，微机械陀螺仪驱动电路中的低通滤波器要求尽可能小的相位偏移。 

微机械陀螺仪驱动电路的系统时钟通常是陀螺固有频率的倍数(通常为几十倍)。因此，低通滤波器的带宽随陀螺固有频率可调，才能更好地抑制驱动信号的带外噪声。由于工艺的原因，同一种设计，不同的加工批次，滤波器的带宽变化很大。此外，同一种设计、同一硅片上制作的陀螺，固有频率各不相同。传统RC低通滤波器带宽不可调，对带外噪声，特别是系统时钟的噪声抑制性能一致性差。 

传统零相移RC低通滤波器如图1，具有两差分输入端Vi1和Vi2，两差分输出端Vo1和Vo2。两差分输入端的输入信号为驱动检测电路的输出差分正弦信号，带有较大时钟信号噪声；两差分输出信号Vo1和Vo2滤除输入信号带外噪声，特别是系统时钟噪声。制造过程中，R和C的工艺分布分别可达±25％，因此，RC低通滤波电路的-3dB频率变化范围为0.67～1.33f0，f0是RC为标称值时的-3dB频率值。图2为图1所示的零相移RC低通滤波器中RC参数变化引起的滤波特性差异，如图2，传统零相移RC低通滤波器，对同一频率的衰减差异很大。 

陀螺仪固有频率的批次性差异，引起系统时钟频率的变化，针对固定RC的低通滤波电路，如图2所示，系统时钟的频率变化导致滤波电路对系统时钟噪声的抑制一致性差。 

图3为针对固定RC的低通滤波电路的零相移RC低通滤波器不同频率衰减差异示意图，如图3所示系统时钟的频率变化导致滤波电路对系统时钟噪声的抑制一致性差。 

本实用新型提供一种-3dB带宽随输入信号频率可调的零相移RC低通滤波器。提高对驱动信号带外噪声抑制的性能及其一致性。该电路还引入RC常数检测环路，解决由于制造过程中R和C工艺分布引起的-3dB带宽偏移。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带宽可调的零相移RC低通滤波器。 

为解决上述问题，本实用新型提供一种一种带宽可调的零相移RC低通滤波器，包括零相移RC低通滤波电路、频率检测环路、RC常数检测环路以及加法和寄存器，其中所述零相移RC低通滤波电路接收输入信号，滤除输入信号的带外噪声信号后输出输出信号；所述频率检测环路接收并检测所述输出信号的频率，接收参考频率和所述输出信号，输出第一带宽控制信号，并根据所述输出信号的谐振频率和所述参考频率调节所述零相移RC低通滤波器的带宽；所述加法和寄存器接收所述第一带宽控制信号和第二带宽控制信号，输出带宽控制位信号至所述零相移RC低通滤波电路。 

进一步的，所述频率检测环路根据所述输出信号的谐振频率和所述参考频率调节所述零相移RC低通滤波器的带宽；所述RC常数检测环路调节所述零相移RC低通滤波器的带宽以校正RC参数分布导致的带宽偏移。 

进一步的，输入信号的带外噪声信号包括所述零相移RC低通滤波器所在系统的时钟信号。 

进一步的，所述第一带宽控制信号和第二带宽控制信号经所述加法和寄存器相加后，输出带宽控制位信号，调节所述零相移RC低通滤波器的电容阵列单元，以实现对所述零相移RC低通滤波器带宽的调整。 

进一步的，所述的零相移RC低通滤波电路具有两个差分输入端、两个差分输出端和第三输入端，其中 

所述两个差分输入端接收的输入信号为带有输入信号的带外噪声的差分正弦信号；所述两个差分输出端输出的输出信号为滤除所述时钟信号噪声的差分正弦信号；所述第三输入端的输入信号为所述加法和寄存器输出的带宽控制位信号。 

进一步的，所述频率检测环路包括串联连接的频率检测电路和固有频率检测电路，所述频率检测电路接收所述零相移RC低通滤波电路的输出信号，所述固有频率检测电路接收所述参考频率和频率检测电路的输出信号，根据参考频率计算出一固有频率值，将所述固有频率值同一期望频率值进行比较，并输出所述第一带宽控制信号，所述固有频率检测电路的输出端与所述加法和寄存器的输入端相连。 

进一步的，所述RC常数检测环路包括由RC振荡器和RC常数检测电路构成的环路。 

进一步的，所述RC振荡器用于产生一个频率只与所述RC常数相关的时钟信号。