[发明专利]一种电微调参考电压模数转换装置

说明书

本发明涉及一种电微调参考电压模数转换装置，该装置包括模数转换器和向该模数转换器提供参考电压的电微调参考电压电路。电微调参考电压电路包括：带隙基准源、可调正参考电压产生电路、负参考电压产生电路和电微调电路。电微调电路根据第一输入电压生成第一控制电压，根据第二输入电压生成第二控制电压；可调正参考电压产生电路接收并根据第一控制电压和第二控制电压处理带隙基准源产生的带隙电压，生成正参考电压；负参考电压产生电路接收并根据正参考电压生成负参考电压。将上述装置应用于MEMS闭环数字加速度计系统，在封装后用电微调的方式修正并固化模数转换器的参考源电压，使得模数转换器达到更高的分辨率，加速度计系统达到更高的精度。

技术领域

本发明涉及电容式惯性传感器，特别涉及一种电微调参考电压模数转换装置。

背景技术

电容式惯性传感器一般包括加速度传感器和陀螺仪等惯性传感器，由这些惯性传感器实时测量运载体相对于地面运动的加速度等参数，以确定运载体的位置和地球重力场参数，并将被测量的变化转化为电容的变化。

下面以MEMS(Micro Electro Mechanical System)电容式惯性传感器为例进行介绍。

随着MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术的日益成熟，MEMS电容式惯性传感器由于具有体积小、灵敏度高、直流特性稳定、漂移小、功耗低、温度系数小等优点被广泛的运用，然而MEMS电容式惯性传感器的电容变化小，所以要求MEMS电容式惯性传感器伺服电路具有精度高，线性度好，动态范围大等特性。

现有MEMS电容式惯性传感器伺服电路从结构分为闭环结构和开环结构两种，从输出信号分为模拟信号输出和数字信号输出。开环结构的电容式惯性传感器伺服电路在线性度和测量量程以及动态范围等都受到制约；闭环实现方案分为两种，一种是基于模拟闭环的负反馈方案，一种是基于数字闭环的负反馈方案，针对现行主流MEMS模拟闭环加速度计系统存在积分饱和等缺点，引入模数转换器将电容电压转换电路输出的模拟信号转换为数字信号，然后交由FPGA实现的数字环路滤波器进行处理，该方案拥有更好的动态测量精度以及温度稳定性，还可以实现数字化输出。

在数字闭环的负反馈方案中，其模数转换器的量化位数决定了系统的分辨能力,其转换精度限定了系统的测量精度。为了提高系统的分辨能力,通常的做法是增加模数转换器的量化位数，然而通常的高位模数转换器在转换速度上不是很理想。采用电微调参考电压的模数转换器，通过适量降低参考电压提高模数转换器的测量精度，既降低了设计难度，又减小了模数转换器的量化噪声对系统性能的影响，同时满足了系统对模数转换器精度和速度的需求。

在MEMS电容式惯性传感器系统闭环运行情况下，测试MEMS敏感单元后电容电压转换电路的输出，根据其范围用电微调的方式确定模数转换器最终的参考电压。

现有MEMS电容式惯性传感器伺服电路中的模数转换器的参考电压通常都是确定的在电源范围内最大的参考电压，可以实现最宽的输入范围，但是这样不利于提高系统精度。另外的方法是通过监测MEMS敏感单元后电容电压转换电路的输出，动态调整模数转换器的参考电压，缺点是参考电压的实时变化会降低系统的速度，因为修调后，参考电压稳定需要时间，因此降低了系统速度。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供了一种电微调参考电压模数转换装置，将其应用于MEMS闭环数字加速度计系统中可以实现模数转换器的高精度应用。