校正陀螺儀傳感器驅(qū)動(dòng)幅度的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種校正陀螺儀傳感器驅(qū)動(dòng)幅度 的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] MEMS(MicroElectroMechanicalSystems,微電子機(jī)械系統(tǒng)）是利用集成電路制 造技術(shù)和微加工技術(shù)把微結(jié)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器、控制處理電路甚至接口、通信和電源 等制造在一塊或多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，利用MEMS技術(shù)制作 的加速度傳感器和陀螺儀已廣泛用于汽車領(lǐng)域和消費(fèi)電子領(lǐng)域。
[0003]PZT(鋯鈦酸鉛）架構(gòu)的陀螺儀傳感器可以由RLC的共振回路來(lái)模擬，其具有一定 的共振頻率，在應(yīng)用上為了增加頻寬，需將傳感器的正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)分為強(qiáng)制起振、維持共振 及停止共振三個(gè)階段，使得陀螺儀能迅速的共振以響應(yīng)外面的觸發(fā)事件。對(duì)于一個(gè)理想的 共振電路而言，可以透過(guò)公式的計(jì)算得知以上三個(gè)階段的驅(qū)動(dòng)時(shí)間點(diǎn)及幅度大小。但實(shí)際 上由于傳感器制造過(guò)程的工藝偏差、非對(duì)秤性或是隨溫度變化的特性，使得簡(jiǎn)單套用公式 往往會(huì)偏離事實(shí)。
[0004] 見圖1，傳統(tǒng)傳感器驅(qū)動(dòng)檢測(cè)的架構(gòu)如100,其中包括電荷放大器101、幅度相位及 角速度檢測(cè)器102、ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器）103、控制模塊104、DDS+DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器）105、公式 或查表模塊106及可調(diào)增益放大器107。
[0005] 其中為了增加傳感器應(yīng)用的帶寬，公式或查表模塊106需輸出三個(gè)不同的幅值到 可調(diào)增益放大器107,使得公式或查表模塊106正弦信號(hào)經(jīng)可調(diào)增益放大器107放大后分為 強(qiáng)制起振301、維持共振302及停止共振303三個(gè)階段來(lái)驅(qū)動(dòng)傳感器，見圖3。
[0006] 傳感器回路幅值的時(shí)域響應(yīng)經(jīng)過(guò)電荷放大器101積分后可以用指數(shù)公式
來(lái)模擬。
[0007] 其中Y(t)及X(t)分別表示電荷放大器輸出及傳感器驅(qū)動(dòng)的時(shí)域信號(hào)，G是從傳 感器到電荷放大器間的回路增益，Q值是傳感器的品質(zhì)因素，f是傳感器的共振頻率。
[0008] 如果想要讓電荷放電器輸出在A2 ·G幅度時(shí)進(jìn)行角速度檢測(cè)，則在107可調(diào)增益 放大器三個(gè)階段的驅(qū)動(dòng)信號(hào)強(qiáng)度比例可依共振回路公式計(jì)算如下：
[0009] 強(qiáng)制起振
[0010] 維持共振：A2 …（2)
[0011] 停止共振：
[0012] 其中T1是強(qiáng)制起振的時(shí)間，T3是停止共振的時(shí)間，一般T1相等于T3。
[0013] 公式（1) (2) (3)是在理想RLC回路響應(yīng)信號(hào)模型的基礎(chǔ)上反推得來(lái)，然而由于陀 螺儀本身在制造上的偏差，往往會(huì)使其真正的響應(yīng)偏離理想模型，所以單純使用公式或查 表所計(jì)算得到的驅(qū)動(dòng)幅度往往無(wú)法達(dá)到維持穩(wěn)定共振所需設(shè)定的幅度，而影響角速度偵測(cè) 的精確度，特別是在陀螺儀因使用原因或溫度影響造成響應(yīng)衰減時(shí)，依傳統(tǒng)方法驅(qū)動(dòng)也會(huì) 降低對(duì)應(yīng)偵測(cè)速度的敏感性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 基于此，有必要提供一種校正陀螺儀傳感器驅(qū)動(dòng)幅度的方法，該方法可以維持穩(wěn) 定共振的幅值，提1?角速度偵測(cè)的精確度。
[0015] -種校正陀螺儀傳感器驅(qū)動(dòng)幅度的方法，包括步驟：
[0016] 監(jiān)測(cè)步驟：獲取維持共振階段的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值；
[0017] 校正步驟：若所述平均振幅值低于最低目標(biāo)振幅值，則調(diào)高所述維持共振階段的 預(yù)設(shè)振幅值；若所述平均振幅值高于最高目標(biāo)振幅值，則調(diào)低所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振 幅值；根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值， 并將調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、未調(diào)節(jié)的強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值和調(diào) 節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期；和/或
[0018] 校正步驟：若所述平均振幅值低于最低目標(biāo)振幅值，則調(diào)高強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè) 振幅值；若所述平均振幅值高于最高目標(biāo)振幅值，則調(diào)低所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值； 根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值，并將未 調(diào)節(jié)的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、調(diào)節(jié)后的強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值和調(diào)節(jié)后的 停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期。
[0019] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)步驟為：獲取維持共振階段的后段部分的第一預(yù) 設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值；
[0020] 所述校正步驟為：若所述維持共振階段的后段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均 振幅值低于所述最低目標(biāo)振幅值，則調(diào)高所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值；若所述維持共 振階段的后段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值高于所述最高目標(biāo)振幅值，則調(diào)低 所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值；根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停 止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值，并將調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、未調(diào)節(jié)的強(qiáng)制 起振階段的預(yù)設(shè)振幅值和調(diào)節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期。
[0021] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)步驟為：獲取維持共振階段的前段部分的第一預(yù) 設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值；
[0022] 所述校正步驟為：若所述維持共振階段的前段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均 振幅值低于所述最低目標(biāo)振幅值，則調(diào)高所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值；若所述維持共 振階段的前段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值高于所述最高目標(biāo)振幅值，則調(diào)低 所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值；根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停 止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值，并將未調(diào)節(jié)的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、調(diào)節(jié)后的強(qiáng)制 起振階段的預(yù)設(shè)振幅值和調(diào)節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期。
[0023] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述校正步驟為：
[0024] 若所述維持共振階段的后段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值不高于所 述最高目標(biāo)振幅值且不低于所述最低目標(biāo)振幅值時(shí)，獲取維持共振階段的前段部分的第一 預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值；
[0025] 若所述維持共振階段的后段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值低于所述 最低目標(biāo)振幅值，則調(diào)高所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值；若所述維持共振階段的后段部 分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值高于所述最高目標(biāo)振幅值，則調(diào)低所述維持共振階 段的預(yù)設(shè)振幅值；
[0026] 根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅 值，并將調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、未調(diào)節(jié)的強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值 和調(diào)節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期；
[0027] 調(diào)節(jié)后當(dāng)所述維持共振階段的后段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值不 高于所述最高目標(biāo)振幅值且不低于所述最低目標(biāo)振幅值時(shí)，獲取維持共振階段的前段部分 的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值；
[0028] 若所述維持共振階段的前段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值低于所述 最低目標(biāo)振幅值，則調(diào)高所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值；若所述維持共振階段的前段部 分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值高于所述最高目標(biāo)振幅值，則調(diào)低所述強(qiáng)制起振階 段的預(yù)設(shè)振幅值；
[0029] 根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅 值，并將未調(diào)節(jié)的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、調(diào)節(jié)后的強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值 和調(diào)節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期。
[0030] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)后當(dāng)所述維持共振階段的后段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù) 值個(gè)波形的平均振幅值不高于所述最高目標(biāo)振幅值且不低于所述最低目標(biāo)振幅值時(shí)，獲取 維持共振階段的前段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值的步驟為：
[0031] 經(jīng)所述調(diào)高所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值后，若所述維持共振階段的后段部分 的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值不低于最佳目標(biāo)振幅值，或者，經(jīng)所述調(diào)低所述維持 共振階段的預(yù)設(shè)振幅值后，若所述維持共振階段的后段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均 振幅值不高于所述最佳目標(biāo)振幅值，獲取維持共振階段的前段部分的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形 的平均振幅值；所述最佳目標(biāo)振幅值不低于所述最低目標(biāo)振幅值而不高于所述最高目標(biāo)振 幅值；
[0032] 經(jīng)所述調(diào)高所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值后，若所述維持共振階段的后段部分 的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值低于所述最佳目標(biāo)振幅值，繼續(xù)調(diào)高所述維持共振階 段的預(yù)設(shè)振幅值，并根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停止共振階段的 預(yù)設(shè)振幅值，并將調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、未調(diào)節(jié)的強(qiáng)制起振階段的預(yù) 設(shè)振幅值和調(diào)節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期；
[0033] 經(jīng)所述調(diào)低所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值后，若所述維持共振階段的后段部分 的第一預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值高于所述最佳目標(biāo)振幅值，繼續(xù)調(diào)低所述維持共振階 段的預(yù)設(shè)振幅值，并根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié)停止共振階段的 預(yù)設(shè)振幅值，并將調(diào)節(jié)后的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、未調(diào)節(jié)的強(qiáng)制起振階段的預(yù) 設(shè)振幅值和調(diào)節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期。
[0034] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值來(lái)調(diào)節(jié) 停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值，并將未調(diào)節(jié)的所述維持共振階段的預(yù)設(shè)振幅值、調(diào)節(jié)后的強(qiáng) 制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值和調(diào)節(jié)后的停止共振階段的預(yù)設(shè)振幅值應(yīng)用于下一振動(dòng)周期后， 若經(jīng)所述調(diào)高所述強(qiáng)制起振階段的預(yù)設(shè)振幅值后，所述維持共振階段的前段部分的第一預(yù) 設(shè)數(shù)值個(gè)波形的平均振幅值不低于所