[发明专利]一种四质量全差分双轴MEMS陀螺仪

权利要求书

1.一种四质量全差分双轴MEMS陀螺仪，其特征在于：包括：

包括衬底层(1)，材料为硅；

器件层结构，材料为硅，且通过相应锚点固定在所述衬底层(1)上，

所述器件层结构包括驱动双端固支梁(3)、驱动框架(4)、哥氏质量块(15)、驱动耦合固支梁(5)、驱动耦合折叠梁(20)、X轴检测双端固支梁(6)、Z轴检测框架(16)、Z轴检测桁架(19)、Z轴检测耦合梁(17)以及Z轴检测框架支点(18)；

所述驱动双端固支梁(3)一端与第一锚点(2)连接并固定在所述衬底层(1)，另一端与所述驱动框架(4)相连，所述X轴检测双端固支梁(6)一端与所述驱动框架(4)相连，另一端与所述哥氏质量块(15)相连，所述驱动耦合固支梁(5)一端与所述哥氏质量块(15)相连，另一端与所述Z轴检测桁架(19)相连，所述Z轴检测桁架(19)另一端则与所述Z轴检测框架(16)相连；

所述Z轴检测耦合梁(17)两端分别与其左右的所述Z轴检测框架(16)相连，用于使所述Z轴检测框架(16)模态分离，所述驱动耦合折叠梁(20)两端分别与其左右的所述驱动框架(4)相连，使工作时相连的两驱动框架(4)运动同向；

所述哥氏质量块(15)同时为X轴检测环路质量，所述驱动框架(4)与所述哥氏质量块(15)一起构成驱动环路质量，且结构关于Y轴对称，所述Z轴检测框架(16)与所述哥氏质量块(15)一起构成Z轴检测环路质量，且结构关于X轴对称，同时整个双轴MEMS陀螺仪结构为全解耦设计；

所述器件层结构还包括：

推挽式驱动力系统、驱动端差分检测输出信号系统、X轴差分检测输出信号系统、Z轴差分检测输出信号系统以及Z轴检测输出闭环控制信号系统；

所述推挽式驱动力系统为双轴MEMS陀螺仪提供推挽式驱动力，所述驱动端差分检测输出信号系统为双轴MEMS陀螺仪驱动端提供差分检测输出信号，所述X轴差分检测输出信号系统为双轴MEMS陀螺仪提供X轴差分检测输出信号，以检测X轴角速度，所述Z轴差分检测输出信号系统为双轴MEMS陀螺仪提供Z轴差分检测输出信号，以检测Z轴角速度，所述Z轴检测输出闭环控制信号系统为双轴MEMS陀螺仪提供Z轴检测输出闭环控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种四质量全差分双轴MEMS陀螺仪，其特征在于：所述推挽式驱动力系统包括驱动正电极梳齿对(10)和驱动负电极梳齿对(8)，所述驱动正电极梳齿对(10)通过对应第三锚点(9)固定在所述衬底层(1)，所述驱动负电极梳齿对(8)通过对应第二锚点(7)固定在所述衬底层(1)，所述驱动正电极梳齿对(10)与所述驱动负电极梳齿对(8)分别对应连接的电极将构成一组差分电容电极，分别对称分布在驱动结构的左、右两侧，且关于Y轴对称。

3.根据权利要求2所述的一种四质量全差分双轴MEMS陀螺仪，其特征在于：所述驱动正电极梳齿对(10)有N对，为变面积梳齿设计，所述驱动负电极梳齿对(8)有N对，为变面积梳齿设计。

4.根据权利要求1所述的一种四质量全差分双轴MEMS陀螺仪，其特征在于：所述驱动端差分检测输出信号系统包括驱动检测正电极梳齿对(12)和驱动检测负电极梳齿对(14)，所述驱动检测正电极梳齿对(12)通过对应第四锚点(11)固定在所述衬底层(1)，所述驱动检测负电极梳齿对(14)通过对应第五锚点(13)固定在所述衬底层(1)，所述驱动检测正电极梳齿对(12)与所述驱动检测负电极梳齿对(14)分别对应连接的电极将构成一组差分电容电极，分别对称分布在结构的左、右两侧，且关于Y轴对称。

5.根据权利要求4所述的一种四质量全差分双轴MEMS陀螺仪，其特征在于：所述驱动检测正电极梳齿对(12)有N对，为变面积梳齿设计，所述驱动检测负电极梳齿对(14)有N对，为变面积梳齿设计。