[发明专利]一种MEMS陀螺数字输出单片集成系统

权利要求书

1.一种MEMS陀螺数字输出单片集成系统，其特征在于，包括模拟振荡电路、频率数字转换电路、参考提取电路、数字滤波电路、数字解调电路和重新采样电路，其中，

模拟振荡电路用以接入陀螺表头数据，并转化为方波信号和正弦波信号，分别输出至陀螺表头、频率数字转换电路和参考提取电路；

频率数字转换电路用以接入模拟振荡电路产生的方波信号，完成频率信号的提取和数字化任务；所述频率数字转换电路接入模拟振荡电路的方波信号，包括频率数字转换器X和频率数字转换器Y，频率数字转换器X和频率数字转换器Y均包括相位频率检波器、电荷泵、积分器、多位量化器、数字补偿电路和数字计数器；所述相位频率检波器和电荷泵测量输入方波上升沿与量化反馈方波上升沿之间的时间误差，并输出与此误差成比例的电荷量，并由积分器累积，多位量化器量化积分器的输出并得到数字信号，然后，得到的数字信号由数字补偿电路处理后将中心频率偏移量反馈给数字计数器，数字计数器生成量化成时间间隔为参考时钟的周期并反馈到相位频率检波器；

参考提取电路用以接入模拟振荡电路产生的正弦波信号，完成同步解调的理想方波，以便后续正确提取角速度；

数字滤波电路用以对频率数字转换电路和参考提取电路的输出信号进行相同的降采样率和扩展位宽；所述数字滤波电路包括第一数字滤波器、第二数字滤波器、第三数字滤波器和第四数字滤波器，其中，第一数字滤波器和第四数字滤波器接入频率数字转换电路的输出信号，第二数字滤波器和第三数字滤波器接入参考提取电路的输出信号；

数字解调电路用以对数字滤波电路的输出信号进行混频，并将混频后的高频信号滤除；

重新采样电路用以接入数字解调电路的输出信号，转换为单个输出信号，并通过串行输出接口输出；所述重新采样电路包括插值模块和重新采样电路B，插值模块接入数字解调电路的输出信号，进行插值计算后通过重新采样电路B进行重新采样，并将陀螺表头的X轴和Y轴输出角速度之和转换为单个输出信号，通过串行输出接口输出。

2.如权利要求1所述一种MEMS陀螺数字输出单片集成系统，其特征在于，所述模拟振荡电路包括模拟振荡器X和模拟振荡器Y，模拟振荡器X和模拟振荡器Y的结构相同，分别接入陀螺表头X轴和Y轴的输出数据。

3.如权利要求2所述一种MEMS陀螺数字输出单片集成系统，其特征在于，所述模拟振荡器X和模拟振荡器Y均包括基于电荷放大的前端放大器、自动增益控制电路和锁相环的闭环反馈架构，具有两个输出端，分别为方波振荡信号输出端和正弦波振荡信号输出端。

4.如权利要求1所述一种MEMS陀螺数字输出单片集成系统，其特征在于，所述参考提取电路包括混频器和重新采样电路A，混频器接入模拟振荡电路的正弦波信号进行混频处理，并通过重新采样电路A进行重新采样，使混频后的信号与频率数字转换电路输出同步。

5.如权利要求1所述一种MEMS陀螺数字输出单片集成系统，其特征在于，所述数字滤波电路中的数字滤波器包括低通抽取滤波器，低通抽取滤波器由以高采样率工作的级联积分器和以低采样率工作的梳状级组成，对频率数字转换电路和参考提取电路的输出信号进行相同的降采样率和扩展位宽。

6.如权利要求1所述一种MEMS陀螺数字输出单片集成系统，其特征在于，所述数字解调电路包括数字解调器X和数字解调器Y，数字解调器X和数字解调器Y均包括混频器和低通滤波器，对相同位宽和相同速率的频率数字转换电路和参考提取电路输出的滤波信号进行混频，解调出与角速度信号成正比的数字信号，再通过通带频率为陀螺输出带宽的低通滤波器，将混频后的高频信号滤除。