[发明专利]一种MEMS芯片级正交信号消除装置及消除方法

权利要求书

1.一种MEMS芯片级正交信号消除装置，其特征在于：所述的MEMS芯片级正交信号消除装置，包括框架电极(1)、质量块(2)、框架质量块(3)、感应电极(4)、阻尼器(5)、驱动电容转换器(6)、驱动环路(7)、ASIC模块(8)、驱动感应放大器(9)、驱动感应电容转换器(10)、框架电容转换器(11)、框架信号放大器(12)、模数转换器(13)、感应电容转换器(14)；

其中：框架电极(1)设置在框架质量块(3)上面，质量块(2)上面通过弹簧设置在框架质量块(3)上，质量块(2)下面通过阻尼器(5)与框架质量块(3)连接，质量块(2)下面对应感应电极(4)，框架质量块(3)通过弹簧和阻尼器与外部框架连接；

框架质量块(3)与驱动电容转换器(6)和驱动环路(7)连接，框架质量块(3)与驱动感应放大器(9)和驱动感应电容转换器(10)连接；

框架电极(1)和框架电容转换器(11)连接，质量块(2)和感应电容转换器(14)连接，并通过框架信号放大器(12)和模数转换器(13)连接；

驱动电容转换器(6)、驱动感应放大器(9)、框架信号放大器(12)和模数转换器(13)构成ASIC模块(8)。

2.按照权利要求1所述的MEMS芯片级正交信号消除装置所述，其特征在于：所述的MEMS芯片级正交信号消除装置，还包括整流回馈单元(15)和感应信号放大器(16)；整流回馈单元(15)设置在感应电容转换器(14)和模数转换器(13)之间。

3.一种如权利要求1所述的MEMS芯片级正交信号消除装置的消除方法，其特征在于：利用一个与正交信号相关的机械信号来补偿传感元件信号中的中的正交信号，机械信号是由框架质量块沿感测方向的位移，其中，框架质量块是陀螺仪的刚性部分，与正交信号成一定比例，但不受科里奥利力的影响；

在设计MEMS芯片过程中，引入一种新型设计来实现的；通过新设计一个与正交信号成比例，且对于科里奥利力不敏感的结构来实现正交消除；此结构为一种框架质量块结构，在敏感方向上有上述与正交信号成比例，且对于科里奥利力不敏感特性，框架质量块结构会产生与正交相成比例的机械信号正交消除信号；这个信号可以通过特定的电极框架电极被搜集并调整适当的比例，它可以用来消除输出信号中的正交信号；在MEMS设计过程中，通过合适的专用电极的位置，就可以完成调整机械信号的比例，通过连接传感器和框架质量块结构的信号，实现正交消除；

还有另外一个方法是使用两个单独的模拟前端用于框架和感应电极，并通过模拟前端对机械信号进行调整比例，最终实现消除正交信号；

MEMS芯片级的正交信号消除方法，在MEMS芯片设计过程中实现；框架质量块结构，在敏感方向上具有与正交信号成比例且不对科里奥利力敏感的特性；通过专用的电极来收集质量块的机械信号；

MEMS芯片级正交信号消除技术，是在设计MEMS芯片过程中，引入一种新型设计来实现的；通过新设计一个与正交信号成比例，且对于科里奥利力不敏感的结构来实现正交消除；此结构为一种框架质量块结构，在敏感方向上有上述与正交信号成比例，且对于科里奥利力不敏感特性，框架质量块结构会产生与正交相成比例的机械信号，正交消除信号；这个信号可以通过特定的电极被搜集并调整适当的比例，它可以用来消除输出信号中的正交信号；在MEMS设计过程中，通过合适的专用电极的位置，就可以完成调整机械信号的比例，通过连接传感器和框架质量块结构的信号，实现正交消除。

4.按照权利要求3所述的MEMS芯片级正交信号消除装置的消除方法，其特征在于：所述框架质量块的所述位移是通过具有适当传导面积的电容电极收集的。正交信号消除是通过连接传感器感应电极和框架电极来实现的。

5.按照权利要求3所述的MEMS芯片级正交信号消除装置的消除方法，其特征在于：框架质量块的位移是通过电容电极收集的，补偿是通过使用具有适当增益的专用模拟前端，即专用集成电路来实现。