本發(fā)明涉及微機械加速度計檢測領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于電容式微機械加速度計電容檢測的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

電容式微機械加速度計基于檢測加速度引起的電容變化工作。如圖1所示，為了抑制共模干擾的影響，加速度計常設(shè)計成差分檢測結(jié)構(gòu)，cs1,cs2構(gòu)成差分檢測電容，理想情況下，當質(zhì)量塊發(fā)生位移時，cs1,cs2會發(fā)生大小相等，符號相反的變化。

如圖2所示，采用圖示的接口電路可將電容變化轉(zhuǎn)化為電壓變化。為使電路能正常工作，常需要在cs1,cs2兩端接入匹配電容cb1,cb2；理想情況下，cb1,cb2的大小需要等于cs1,cs2的初始值。已有的研究和測試結(jié)果表明cb1,cb2對微機械加速度計的性能有重要的影響。遺憾的是，一是實際中，很難保證cb1,cb2的大小剛好等于cs1,cs的初始值；二是cb1,cb2的大小會隨著溫度、應(yīng)力等外界因素變化，從而引起加速度計的輸出變化，惡化加速度計的性能。

綜上所述，本申請發(fā)明人在實現(xiàn)本申請發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的電容式微機械加速度計電容檢測存在需要外接匹配電容才能夠?qū)ξC械加速度計電容差分進行檢測，且匹配電容隨外界因素的變化會惡化加速度計性能的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于電容式微機械加速度計電容檢測的結(jié)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)不需要外接匹配電容就可以實現(xiàn)微機械加速度計電容差分檢測，無需外接匹配電容，匹配性更好，可以避免由于匹配電容大小的不匹配以及匹配電容的變化引起的微機械加速度計性能惡化的技術(shù)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N用于電容式微機械加速度計電容檢測的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括：

第一質(zhì)量塊1、第二質(zhì)量塊2、第三質(zhì)量塊3、檢測電容c1、c2、c3、c4，第一質(zhì)量塊1和第二質(zhì)量塊2均與第三質(zhì)量塊3連接，第三質(zhì)量塊3對第一質(zhì)量塊1和第二質(zhì)量塊2進行電氣隔離，第一質(zhì)量塊1接電壓信號v1，第二質(zhì)量塊2接電壓信號v2，且v1＝-v2，檢測電容c1的動極板和檢測電容c3的動極板與第一質(zhì)量塊1連接，檢測電容c2的動極板和檢測電容c4的動極板與第二質(zhì)量塊2連接，檢測電容c1的定極板和檢測電容c2的定極板與外部引腳a通過引線連接，檢測電容c3的定極板和檢測電容c4的定極板與外部引腳b通過引線連接。

其中，本發(fā)明包括了一種新型的用于電容式微機械加速度計電容檢測的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特點是：1、在微機械加速度計敏感結(jié)構(gòu)中包括四組檢測電容，四組檢測電容的動極板與可動質(zhì)量塊連接，其中兩組檢測電容的定極板通過金屬引線連接且二者的電容隨質(zhì)量塊位移變化大小相等，符號相反，另外兩組檢測電容的定極板也通過金屬引線連接且二者的電容隨質(zhì)量塊位移變化大小相等，符號相反。2、可動質(zhì)量塊被分成三部分，其中一部分為絕緣體，另外兩部分為導(dǎo)體且二者分別接大小相等，極性相反的電壓信號。

其中，第一質(zhì)量塊1和第二質(zhì)量塊2為導(dǎo)體，第三質(zhì)量塊3為絕緣體。

其中，檢測電容c1、c2、c3、c4的初始電容值相等。

其中，檢測電容c1包括動極板4和定極板5；檢測電容c2包括動極板6和定極板7；檢測電容c3包括動極板8和定極板9；檢測電容c4包括動極板10和定極板11。

其中，動極板4和動極板8與第一質(zhì)量塊1連接；動極板6和動極板10與第二質(zhì)量塊2連接；定極板5和定極板7與外部引腳a通過引線連接在一起；定極板9和定極板11與外部引腳b通過引線連接在一起。

其中，引腳a、引腳b分別與運放的正負輸入端連接，設(shè)v1＝-v2＝v，運放的輸出為：

vo＝vop-von

其中，vop為運放正端輸出電壓，von為運放負端輸出電壓，v為加在動極板上的電壓，cf為運放的反饋電容，c1為電容c1的大小，c2為電容c2的大小，c3為電容c3的大小，c4為電容c4的大小，vo為運放的差分輸出電壓。

其中，當質(zhì)量塊離開平衡位置向上運動時，c1、c4的變化量相同為-δc，c2、c3的變化量相同為+δc，運放的輸出為：

其中，當質(zhì)量塊離開平衡位置向下運動時，c1、c4的變化量相同為+δc，c2、c3的變化量相同為-δc，運放的輸出為：

本申請?zhí)峁┑囊粋€或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

本發(fā)明提出了一種新型的用于電容式微機械加速度計電容檢測的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不需要外接匹配電容就可以實現(xiàn)微機械加速度計電容差分檢測，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是本發(fā)明中的電容匹配均通過微機械加工工藝一次加工實現(xiàn)，無需外接匹配電容，匹配性更好，可以避免由于匹配電容大小的不匹配以及匹配電容的變化引起的微機械加速度計性能的惡化。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定；

圖1是微機械加速度計差分檢測電容結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是微機械加速度計接口電路示意圖；

圖3是本發(fā)明檢測電容結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明檢測電容等效電路。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種用于電容式微機械加速度計電容檢測的結(jié)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)不需要外接匹配電容就可以實現(xiàn)微機械加速度計電容差分檢測，無需外接匹配電容，匹配性更好，可以避免由于匹配電容大小的不匹配以及匹配電容的變化引起的微機械加速度計性能惡化的技術(shù)效果。

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在相互不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述范圍內(nèi)的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

如圖3所示，本發(fā)明結(jié)構(gòu)包括第一質(zhì)量塊1、第二質(zhì)量塊2、第三質(zhì)量塊3，檢測電容c1,c2,c3,c4。第一質(zhì)量塊1、第二質(zhì)量塊2、第三質(zhì)量塊3連接在一起形成一個機械整體結(jié)構(gòu)，第一質(zhì)量塊1、第二質(zhì)量塊2是導(dǎo)體，第三質(zhì)量塊3是絕緣體，第三質(zhì)量塊3將第一質(zhì)量塊1和第二質(zhì)量塊2在電氣上隔絕開，第一質(zhì)量塊1接電壓信號v1，第二質(zhì)量塊2接電壓信號v2，v1，v2滿足v1＝-v2。檢測電容c1,c2,c3,c4的初始電容值相等。檢測電容c1由動極板4和定極板5形成；檢測電容c2由動極板6和定極板7形成；檢測電容c3由動極板8和定極板9形成；檢測電容c4由動極板10和定極板11形成。動極板4和動極板8與第一質(zhì)量塊1連接；動極板6和動極板10與第二質(zhì)量塊2連接；定極板5、定極板7和外部引腳a通過引線連接在一起；定極板9、定極板11和外部引腳b通過引線連接在一起。當質(zhì)量塊發(fā)生位移時c1與c4的大小發(fā)生相同變化，即c1增大(減小)δc時，c4也增大(減小)δc。當質(zhì)量塊發(fā)生位移時c2與c3的大小發(fā)生相同變化，即c2增大(減小)δc時，c3也增大(或減小)δc。當質(zhì)量塊發(fā)生位移時c1、c4與c2、c3的大小發(fā)生相反變化，即c1、c4增大(減小)δc時，c2、c3減小(增大)δc。

如圖4所示，引腳a、引腳b分別與運放的正負輸入端連接，若設(shè)v1＝-v2＝v，運放的輸出為：

vo＝vop-von

當質(zhì)量塊離開平衡位置向上運動時，理想情況下，c1,c4的變化量為-δc,c2,c3的變化量為+δc，

c1＝c0-δc

c2＝c0+δc

c3＝c0+δc

c4＝c0-δc

其中，c0為質(zhì)量塊處于平衡位置時電容c1,c2,c3,c4的電容大小。

當質(zhì)量塊離開平衡位置向下運動時，理想情況下,c1,c4的變化量為+δc,c2,c3的變化量為-δc，

c1＝c0+δc

c2＝c0-δc

c3＝c0-δc

c4＝c0+δc

從以上推導(dǎo)可知，本發(fā)明在省略掉外接匹配電容的情況下，仍可實現(xiàn)差分電容檢測。本發(fā)明中的電容匹配均通過微機械加工工藝實現(xiàn)，匹配性更好，對微機械加速度計性能提升具有重要意義。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。