[发明专利]陀螺仪的读取电路

说明书

技术领域

本发明是有关于一种传感元件，且特别是有关于一种陀螺仪(gyroscope)的读取电路。

背景技术

近年来受惠于智能手机、平板电脑、体感游戏机等相关3C产品与消费性电子商品热卖的带动下，使微机电惯性元件(如加速度计、陀螺仪等)市场需求呈现爆炸性地成长。陀螺仪的设计需求走向数字输出以及高精度这两个方向，因此国际大厂无不纷纷投入大量资源开发新一代高性价比的数字惯性传感器。特别是在加速度计技术已相对成熟下，数字角速度计的性价比将决定未来惯性元件市场的竞争力。

于传统陀螺仪电路架构中，其科氏加速度计(Coriolis accelerometer)的输出信号包含了两种信号，即角速度信号以及与共振器(resonator)的振荡频率相同但是相位不同的振荡信号，因此需要通过解调的方式才能将科氏加速度输出中的振荡信号移除进而得到角速度的输出。若科氏加速度计与共振器间有杂散电容与电感效应存在，则科氏加速度计输出信号会受到共振器信号的耦合影响，使得陀螺仪输出端出现误差。由于共振器输出信号与科氏加速度计输出信号的频率几乎相同，无法在读取电路端使用滤波器滤除共振器的干扰信号。然而，此一干扰是影响陀螺仪输出准确度一大因素，而此一问题将会是陀螺仪能否在量测角速度上更加准确的重要因素。因此，传统科氏加速度计输出信号皆存有共振器信号干扰的问题。

发明内容

本发明提供一种陀螺仪(gyroscope)的读取电路，改善共振器信号干扰科氏加速度计输出信号的问题。

本发明实施例提出一种陀螺仪的读取电路。读取电路包括驱动单元、高通滤波器(high pass filter)、信号处理单元以及低通滤波器(low pass filter)。驱动单元产生共振信号至陀螺仪的共振器(resonator)，以及产生解调信号至信号处理单元。高通滤波器的输入端接收陀螺仪的科氏加速度计(Coriolis accelerometer)的输出信号。信号处理单元耦接至驱动单元与高通滤波器。信号处理单元提供调变信号(modulation signal)至科氏加速度计，以及依据解调信号处理与解调该高通滤波器的输出而输出解调结果。低通滤波器耦接至信号处理单元，以接收该解调结果。

基于上述，本发明实施例在科氏加速度计输入调变信号而将科氏加速度计输出信号调变至高频带，然后利用高通滤波器滤除共振器的噪声信号。因此，本发明实施例的读取电路可以改善共振器信号干扰科氏加速度计输出信号的问题。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明实施例说明一种陀螺仪的读取电路的电路方块示意图。

图2是依照本发明实施例说明图1中信号处理单元的电路方块示意图。

图3是依照本发明另一实施例说明图1中读取电路的电路方块示意图。

图4是依照本发明实施例说明图2及/或图3中积分器的电路示意图。

图5是依照本发明又一实施例说明图1中读取电路的电路方块示意图。

图6是依照本发明实施例说明图5中共振器解调器的电路示意图。

附图标记说明

10：陀螺仪

11：共振器

12：科氏加速度计

100：读取电路

110：驱动单元

120：高通滤波器

121、142、420～440：电容

130：信号处理单元

140：低通滤波器

141、R1～R2：电阻

210：积分器

220：比较器

230：闩锁器

240：解调器

250、350、550：调变信号产生器

310：放大器

320：锁相回路

330：量化器

351、352、450～480、531～534、551～552：开关

360、510：偏压电阻

410、520：放大器

530：高频解调器

540：共振器解调器

M1～M7：晶体管

Sc：调变信号

Sfb：回授信号

Sr：共振信号

Sr’：解调信号

具体实施方式