专利名称：惯性传感器模式调谐电路的制作方法
技术领域：
概括而言，本申请涉及惯性传感器器件，并且更具体而言，涉及用于惯性传感器器件的模式匹配电路。
背景技术：
惯性传感器，包括微机电系统(MEMS)惯性传感器，能提供关于传感器的位置和运动的有用信息。这样的信息可以在运动电子设备中使用，以提供导航信息和用户界面信息(例如，用于游戏应用的)。传感器的性能可以部分地依赖于传感器的传感频率和控制驱动。已经讨论了连续闭合回路频率控制系统，但是这样的系统由于其连续操作而使用相当多的功率，并可能遭受稳定性问题。
发明内容
除其他以外，本申请讨论了一种用于惯性传感器的模式匹配电路，包括:振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到惯性传感器的传感轴线，并且提供所述传感轴线的传感频率信息；频率比较器，其被配置为接收所述传感轴线的传感频率信息以及所述惯性传感器的驱动频率信息，并且向处理器提供频率差信息；以及可编程偏置源，其被配置为向所述传感轴线施加偏置电压，以响应于来自所述处理器的指令而设定所述传感轴线的传感频率，并且保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的频率差。本发明内容用于提供对本专利申请的主题的概述。其不用于提供本申请的排它或穷举的解释。包括了具体实施方式
，以提供关于本专利申请的进一步的信息。
附图不一定按比例绘制，附图中，不同视图中的相似的附图标记可以描述相似的组成部分。具有不同字母后缀的相似的附图标记可以代表相似组成部分的不同实例。附图总的来说通过示例而非限制的方式示出了本申请中讨论的各种实施例。图1总的来说示出了 3自由度(3-D0F)惯性测量单元(IMU)的示意性横截面视图。图2概括地示出了 3轴线陀螺仪的示例。图3概括地示出了包括惯性传感器和示例模式匹配电路的系统。图4概括地示出了校准和操作模式匹配电路的示例方法。
具体实施方式
除其他以外，本发明人认识到一种用于微机电系统(MEMS)惯性传感器的模式调谐电路，所述模式调谐电路能补偿温度和电压敏感度。此外，所述系统的操作复杂度更低，并且比起使用连续闭合回路方法的系统而言，能节约能量。概括而言，图1示出了芯片尺度封装中形成的3自由度惯性测量单元(3-D0FIMU) 100 (例如，3-D0F陀螺仪或3-D0F微机械加速度仪)的示意性横截面视图；3_D0F IMU100包括帽晶片101、包括微机械结构(例如微机械3-D0F IMU)的器件层105以及通孔(via)晶片103。在一示例中，器件层105可以被夹在帽晶片101和通孔晶片103之间，并且在器件层105和帽晶片101之间的腔可以在晶片级在真空下进行密封。在一示例中，可以例如使用金属结合剂102将帽晶片101键合于器件层105。金属结合剂102可以包括融合结合剂，例如非高温融合结合剂，以允许吸气剂长期保持真空，并允许抗粘滞涂覆层的施加，以防止可能会发生于低g加速度传感器的粘滞。在一示例中，在器件层105操作期间，金属结合剂102可能会在帽晶片101和器件层105之间产生热应力。在某些示例中，可以向器件层105添加一个或更多个特征部，以将器件层105中的微机械结构与热应力隔离开来，例如围绕微机械结构周边形成的一个或更多个应力降低槽。在一示例中，可以使通孔晶片103粘合，例如熔合粘合(例如，硅-硅融合粘合等)于器件层105，以消除通孔晶片103和器件层105之间的热应力。在一示例中，通孔晶片103可包括一个或更多个隔离区域(例如第一隔离区域107);使用一个或更多个娃通孔(through-silicon-via, TSV),例如通过使用介电材料109而与通孔晶片103绝缘的第一 TSV108，而将所述一个或更多个隔离区域与通孔晶片103的一个或更多个其它区域隔离开来。在某些实施例中，所述一个或更多个隔离区域可以用作传感或致动6轴线惯性传感器的平面外操作模式的电极，并且所述一个或更多个TSV可以配置为系统100外的与器件层105的电连接。此外，通孔晶片103可包括一个或更多个触点(例如第一触点110)，通过使用介电层104而使所述触点与通孔晶片103的一个或更多个部分选择性地隔离开来，并且所述触点配置为使用凸点、丝焊或一种或更多种其它电连接来向一个或更多个外部组成部分(例如，ASIC晶片)提供通孔晶片103的一个或更多个所述隔离区域或TSV之间的电连接。在某些示例中，可以通过将器件层105粘合于通孔晶片103的突出部分(例如锚部106)而将器件层105中的微机械加速度计或三自由度(3-D0F)陀螺仪支撑或锚固于通孔晶片103。在一示例中，锚部106可以大体上处在通孔晶片103的中心，并且可以使器件层105熔合粘合于锚部106，以便消除与金属疲劳相关的问题。概括而言，图2示出了例如在3-D0F IMU 100的器件层105的单个平面中形成的3轴线陀螺仪200的示例。在一示例中，3轴线陀螺仪200的结构可以关于图2中示出的x和I轴线对称，z轴线概念上指向图外。图2中涉及3轴线陀螺仪200的一部分中的结构和特征。但是在某些示例中，这样的涉及和描述也能适用于3轴线陀螺仪200的未标记的相似的部分。在一示例中，3轴线陀螺仪200可包括单个检测质量(proof-mass)设计,所述单个检测质量设计提供图案化在例如如图1的示例中示出的3-D0F IMU 100的器件层105中的3轴线陀螺仪操作模式。在一示例中，可以使用单个中心锚部(例如锚部106)和中心悬架111将所述单个检测质量悬挂在其中心；中心悬架111包括对称中心挠曲轴承(“挠曲”)，例如在2011年9 月 16 日递交的发明名称为 “FLEXURE BEARING TO REDUCE QUADRATURE FOR RESONATINGMICROMACHINED DEVICES”的同样待决的Acar等人的PCT专利申请US2011052006中公开的，该专利申请以全文引用的方式并入本文。中心悬架111可以允许所述单个检测质量关于X、y和z轴线扭转地振动，从而提供三个陀螺仪操作模式，包括:(I)关于z轴线的扭转平面内驱动运动(例如，图3中示出的)；(2)关于X轴线的扭转平面外I轴线陀螺仪传感运动(例如，图4中示出的)；以及(3)关于y轴线的扭转平面外X轴线陀螺仪传感运动(例如，图5中示出的)。此外，所述单个检测质量设计可以由多个部分组成，包括例如主要检测质量部分115和关于y轴线对称的X轴线检测质量部分116。在一示例中，可以将驱动电极123沿主要检测质量部分115的y轴线放置。与中心悬架111结合，驱动电极123可以配置为提供关于z轴线的扭动平面内驱动运动，从而允许检测关于X和y轴线的角运动。在一示例中，可以使用z轴线陀螺仪挠曲轴承120将X轴线检测质量部分116与主要检测质量部分115耦合。在一示例中，z轴线陀螺仪挠曲轴承120能允许X轴线检测质量部分116针对z轴线陀螺仪传感运动在X方向线性反相振动。此外，3轴线惯性传感器200可包括z轴线陀螺仪传感电极127，x轴线检测质量部分127配置为检测沿X轴线的X轴线检测质量部分116的反相平面内运动。在一示例中，驱动电极123和X轴线检测质量部分127中的每一个可以包括耦合到一个或更多个检测质量部分的运动指，使用各自的锚部(例如锚部124、128)将所述运动指与位置固定(例如固定于通孔晶片103)的一组静止指互相交叉。这样的互相交叉的结构可以形成用于传感每个轴线的惯性信息的差分电容器。概括而言，图3示出了包括惯性传感器(例如，多轴线MEMS惯性传感器301)和示例模式匹配电路302的系统300。在某些示例中，所述系统可包括多轴线惯性传感器(例如，多轴线MEMS陀螺仪)。模式匹配电路302可包括驱动电路303、用于每个传感轴线的振荡器电路304、305、306、向处理器(未示出)提供惯性信息的传感电子设备307、以及向所述处理器提供频率差信息的用于每个传感轴线的频率差电路308、309、310。在某些示例中，惯性传感器301可包括驱动共振器311，驱动共振器311配置为响应于接收到的驱动信号GD+、GD-而提供振荡动能。在一示例中，MEMS陀螺仪可包括驱动共振器311，驱动共振器311配置为响应于自驱动电路303接收到的信号⑶+、⑶-而共振。在一示例中，驱动共振器311通过使所述MEMS陀螺仪的检测质量在驱动频率处振动而将信号⑶+、⑶-转换为动能。所述动能提供科里奥利力(Coriolis force)，科里奥利力使惯性传感器301的传感共振器312能检测角运动(例如，所述惯性传感器的角加速度)。在某些示例中，驱动电路303接收来自惯性传感器301的反�、荢+、⑶S-，并调制驱动信号⑶+、GD-以保持驱动共振器311的振幅稳定性。在某些示例中，检测质量可以将驱动共振器311耦合到传感共振器312。传感共振器312响应科里奥利力，并提供可依赖于许多因素(例如材料厚度的制造差异、诸如检测质量间隙尺寸的间隙尺寸的差异以及其它因素)的传感频率。惯性传感器301的敏感度可以依赖于传感频率和驱动频率之间的频率差Af。当所述频率差较小时，惯性传感器301可具有高敏感度和高响应时间(窄带宽)，这对于例如导航应用是可取的。当所述频率差较大时，惯性传感器301可具有降低的敏感度和更低的响应时间(高带宽)，这对于例如游戏应用是可取的。驱动电路303可提供并控制惯性传感器301的动能。在某些示例中，惯性传感器301可包括检测质量，并且驱动电路303可以以使所述检测质量振动的信号GD+、GD-的形式向所述惯性传感器提供动能。在一示例中，驱动电路303可监控惯性传感器301的动能，并调节信号GD+、GD-以保持预定的振动特征，例如保持检测质量振动的振幅稳定性。在某些示例中,可取的是保持传感频率和驱动频率之间的预定频率差Af。如上所述，制造差异可以影响惯性传感器301的传感频率。偏置电压也能影响传感频率和驱动频率。在某些示例中，模式匹配电路302的每个振荡器电路304、305、306均可包括偏置电压源313，偏置电压源313耦合到惯性传感器301的输出，以影响所述传感频率。在某些示例中，模式匹配电路302可包括用于每个传感轴线的单独的偏置电压信号。在某些示例中，模式匹配电路302可包括指示每个传感轴线的传感频率的反馈信号。在一示例中，模式匹配电路302可包括频率差电路308、309、310，频率差电路308、309、310可将所述传感频率与所述驱动频率比较并提供指示所述频率差的输出。在某些系统中，处理器或状态机可接收频率差电路308、309、310的输出，并能调制可编程偏置电压源(例如313)，以设定提供所期望的频率差Af的传感频率。在某些示例中，反馈电路314可包括开关315，使得从惯性传感器301的传感电极到频率比较器308、309、310的反馈能在校准过程期间被启用，并在其它时间(例如当惯性传感器301用于提供陀螺仪信息时)被禁用。在某些示例中，每个传感轴线X、Y、Z均可包括反馈电路、开关和可编程偏置电压源，以设定用于各传感轴线的传感频率。在某些示例中，模式匹配电路302可包括提供温度反馈的温度传感器316。在这样的示例中，例如在校准过程期间，可以测量并记录温度对所述传感频率的影响。在操作期间，可以监控温度，并使用所述可编程偏置电压源(例如313)调节所述传感频率，以便能保持稳定的预定频率差M0在某些示例中，MEMS惯性传感器301的每个轴线的传感频率均可被校准并保持，而不连续监控所述传感频率，因此显著节省了能量和电路空间。在某些示例中，可以例如由相应的器件处理器周期性地监控所述传感频率，以确保保持所期望的频率差Af，或调节所述传感频率，以匹配所期望的频率差中的相应变化，或补偿长期漂移效应。在某些示例中，惯性传感器301可以用于多于一个应用。例如，可以在包括导航和游戏应用的运动电子设备器件中使用多轴线MEMS惯性传感器301。如上所述，惯性传感器301的传感频率和驱动频率之间的频率差Af可确定传感器在特定应用中的性能如何。在某些示例中，模式匹配电路302可包括驱动共振器可编程偏置源317。可以对驱动共振器可编程偏置源317进行编程，以影响多轴线MEMS惯性传感器301的驱动频率。例如，当用户执行导航应用时，可以将预定偏置电压施加于驱动共振器311，以将所述驱动频率移近所述传感频率，以提供更好的惯性信息敏感度。在另一示例中，当用户执行游戏应用时，可以将预定偏置电压施加于驱动共振器311，以将所述驱动频率移离所述传感频率，以提供更好的惯性信息响应。这样的使用所述惯性信息针对应用的频率差的调节可以被称为“模式匹配”。在某些应用中，模式匹配电路302可使用驱动共振器可编程偏置源317和相应于所述传感轴线的所述一个或更多个可编程偏置源例如313来调节所述频率差Af。
在某些应用中，模式匹配电路302可包括频率校准电路318，以接收来自驱动电流303的周期信号，并处理所述信号，以向其它线路(例如，接收来自MEMS惯性传感器301的传感信息的处理器或状态机)提供时钟信号。这样的配置可以不必使用专用的时钟电路。概括而言，图4示出了校准模式匹配电路的示例方法400。在401处，可以描述并且记录驱动频率的温度依赖的特征。在402处，可以描述驱动传感共振器的温度依赖和电压敏感度。在一示例中，可以通过以各种偏置电压和温度测量驱动频率，来描述驱动传感共振器的温度依赖和电压敏感度。在403处，可以描述轴线传感共振器的温度依赖和电压敏感度。在某些示例中，描述轴线传感共振器的温度依赖和电压敏感度可以包括将振荡器电路耦合到每个轴线，以产生每个轴线共振器的自振荡。使用所述差分电容器之一来致动共振运动，并使用另一差分电容器来传感共振频率。每个轴线传感共振器的描述可包括测量针对各种温度和偏置电压的共振频率。在404处，可以将查询表或查询算法存入处理器、状态机或偏置源，以协助设定针对特定温度下的特定频率差的偏置电压。在405处，在惯性传感器的传感操作期间，可以例如通过切换开关而使振荡器电路与轴线传感共振器隔离。在406处，可编程驱动偏置源可以使用接收自温度传感器的信息来保持所期望的不依赖于温度的驱动频率。在407处，一个或更多个可编程轴线偏置源可以使用所述温度信息来保持各个所期望的温度依赖的频率差，以保持所期望的传感频率。在某些示例中，可以启动自校准模式来补偿长期漂移问题。在某些示例中，至少一部分所述模式匹配电路可以是集成电路的一部分。在一示例中，所述模式匹配电路可以实施为与所述惯性传感器相关的控制器的一部分，例如与所述惯性传感器相关的专用集成电路(ASIC)。附加说明和示例在示例I中，模式匹配电路可包括:振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到惯性传感器的传感轴线，并提供所述传感轴线的传感频率信息；频率比较器，其被配置为接收所述传感轴线的传感频率信息以及所述惯性传感器的驱动频率信息，并且向处理器提供频率差信息；以及可编程偏置源，其被配置为向所述传感轴线施加偏置电压，以响应于来自所述处理器的指令而设定所述传感轴线的传感频率，并保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的频率差。在示例2中，示例I的模式匹配电路可选地包括:将所述振荡器电路耦合到所述传感轴线的开关。在示例3中，示例I至2中任一项或更多项的模式匹配电路可选地包括:第二振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到所述惯性传感器的第二传感轴线；第二频率比较器，其被配置为接收所述第二振荡器电路的输出，所述第二振荡器电路的输出指示所述驱动频率信息和所述第二传感轴线的第二传感频率，并且向所述处理器提供第二频率差信息；以及第二可编程偏置源，其被配置为向所述第二传感轴线施加第二偏置电压，以响应于来自所述处理器的第二指令而设定所述第二传感频率，并且保持所述第二传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的第二频率差。在示例4中，示例I至3中任一项或更多项的模式匹配电路可选地包括:驱动电路，其被配置为向所述惯性传感器提供动能，并且提供所述驱动频率信息。在示例5中，示例I至4中任一项或更多项的模式匹配电路可选地包括:可编程驱动共振器偏置源，其被配置为向所述惯性传感器的驱动共振器施加驱动偏置，并且对所述驱动偏置进行调制，以调节所期望的频率差。在示例6中，示例I至5中任一项或更多项的模式匹配电路可选地包括:温度传感器，其中示例I至5中任一项或更多项所述的驱动电路可选地配置为响应于自所述温度传感器接收到的温度信息而使用所述驱动偏置来保持所期望的驱动频率。在示例7中，示例I至6中任一项或更多项的模式匹配电路可选地包括:温度传感器，其中示例I至6中任一项或更多项所述可编程偏置源被配置为响应于自所述温度传感器所接收的温度信息而使用所述偏置电压来保持所期望的频率差。在示例8中，一种方法可包括:选择性地将振荡器电路耦合到惯性传感器的传感轴线；使用所述振荡器电路来提供所述传感轴线的传感频率信息；在频率比较器处接收所述传感频率信息和所述惯性传感器的驱动频率信息；使用所述频率比较器来向处理器提供频率差信息；在可编程偏置源处接收来自所述处理器的指令；向所述传感轴线施加偏置电压，以设定所述传感轴线的传感频率；以及使用所述偏置电压来保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的频率差。在示例9中，示例I至8中任一项或更多项所述的选择性地将所述振荡器电路耦合到所述传感轴线可选地包括对开关进行致动。在示例10中，示例I至9中任一项或更多项所述的方法可选地包括:选择性地将第二振荡器电路耦合到所述惯性传感器的第二传感轴线；使用所述第二振荡器电路来提供所述第二传感轴线的第二传感频率信息；在第二频率比较器处接收所述第二传感频率信息和所述惯性传感器的所述驱动频率信息；使用所述第二频率比较器来向所述处理器提供第二频率差信息；在第二可编程偏置源处接收来自所述处理器的第二指令；向所述第二传感轴线施加第二偏置电压，以设定第二传感频率；以及使用所述第二偏置电压来保持所述第二传感频率和所述惯性传感器的所述驱动频率之间的所期望的第二频率差。在示例11中，示例I至10中任一项或更多项所述的方法可选地包括:使用驱动电路来向所述惯性传感器提供动能。在示例12中，示例I至11中任一项或更多项所述的方法可选地包括:在所述驱动电路处接收来自所述惯性传感器的驱动反馈信息；以及使用所述驱动反馈信息来提供所述驱动频率信息。在示例13中，示例I至12中任一项或更多项所述的方法可选地包括:向所述惯性传感器的驱动共振器施加驱动偏置；以及对所述驱动偏置进行调制，以调节所期望的频率差。在示例14中，示例I至13中任一项或更多项所述的方法可选地包括:自温度传感器接收温度信息；以及使用所述驱动偏置和所述温度信息来保持所期望的驱动频率。在示例15中，示例I至14中任一项或更多项所述的方法可选地包括:自温度传感器接收温度信息；以及使用施加于所述传感轴线的所述偏置电压和所述温度信息来保持所
期望的频率差。在示例16中，示例I至15中任一项或更多项所述的方法可选地包括:使用所述驱动频率信息来向所述处理器提供时钟信号。在示例17中，一种系统可包括惯性传感器以及模式匹配电路。所述模式匹配电路可包括:振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到惯性传感器的传感轴线，并且提供所述传感轴线的传感频率信息；频率比较器，其被配置为接收所述传感轴线的传感频率信息以及所述惯性传感器的驱动频率信息，并且向处理器提供频率差信息；以及可编程偏置源，其被配置为向所述传感轴线施加偏置电压，以响应于来自所述处理器的指令而设定所述传感轴线的传感频率，并且保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的频率差。在示例18中，示例I至18中任一项或更多项所述的惯性传感器可选地包括微机电系统(MEMS)惯性传感器。在示例19中，示例I至18中任一项或更多项所述的惯性传感器可选地包括多轴线惯性传感器。在示例20中，示例I至19中任一项或更多项所述的惯性传感器可选地包括3轴线MEMS陀螺仪。在示例21中，一种系统或设备可包括示例I至20中任一项或更多项的任何部分，或可以可选地与示例I至20中任一项或更多项的任何部分或任何部分的组合进行组合，以包括:用于完成示例I至20的功能中的任一项或更多项的机构；或包括指令的机器可读介质，所述指令(当被机器执行时)使机器完成示例I至20的功能中的任一项或更多项。上述具体实施方式
包括对附图的参照，附图构成具体实施方式
的一部分。附图通过示意显示可以实施本申请的具体实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。本文件所引用的所有公布、专利和专利文件在此均通过引用而被全文引入(如同通过引用分别引入一般)。在本文件和通过弓丨用被引入的文件之间的用法不一致的情况下，被引入的文件中的用法应被视为是对本文件的补充；对于不可调和的不一致，以本文件中的用法为准。在本文件中，独立于“至少一”或“一项或更多项”的任何其它实例或用法，“一”如同通常专利文件中那样用于包括一项或更多项。本文件中，“或”用于指非排它性或，使得除非另有说明，“A或B”包括“A但非B”、“B但非A”以及“A和B”。所附权利要求中，“包括”和“其中”与日常语言相应措辞用法一致。同时，在随后的权利要求中，“包括”是开放性的，即包括除在权利要求中列出的要素以外的要素的系统、器件、物品或过程仍视为落入该权利要求的范围内。此外，在随后的权利要求中，“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不意在对其对象强加数字要求。上述实施方式用于示意而非限制。在其它示例中，上述示例(或其一个或更多个方面)可彼此组合。可例如由本领域普通技术人员在阅览以上实施方式后使用其它实施例。提供摘要，以使读者能够迅速了解技术公开的性质。摘要的递交基于其不会用于解释或限制权利要求的范围或含义的理解。同时在以上具体实施方式
中，各种特征可以被组合到一起以使公开顺畅。这不应解释为指未要求保护的公开的特征对任何权利要求是必不可少的。相反，创造性主题可在少于一具体公开的实施例的全部特征中存在。因此，所附权利要求由此被引入具体的说明书，每个权利要求本身作为单独的实施例独立存在。应参照所附权利要求及其拥有的等价方案的整个范围来确定本申请的范围。
权利要求
1.一种模式匹配电路，包括: 振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到惯性传感器的传感轴线，并且提供所述传感轴线的传感频率信息； 频率比较器，其被配置为接收所述传感轴线的传感频率信息以及所述惯性传感器的驱动频率信息，并且向处理器提供频率差信息；以及 可编程偏置源，其被配置为向所述传感轴线施加偏置电压，以响应于来自所述处理器的指令而设定所述传感轴线的传感频率，并且保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的频率差。
2.根据权利要求1所述的模式匹配电路，包括:将所述振荡器电路耦合到所述传感轴线的开关。
3.根据权利要求1所述的模式匹配电路，包括: 第二振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到所述惯性传感器的第二传感轴线； 第二频率比较器，其被配置为接收所述第二振荡器电路的输出，所述第二振荡器电路的输出指示所述驱动频率信息和所述第二传感轴线的第二传感频率，并且向所述处理器提供第二频率差 目息；以及 第二可编程偏置源，其被配置为向所述第二传感轴线施加第二偏置电压，以响应于来自所述处理器的第二指令而设定所述第二传感频率，并且保持所述第二传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的第二频率差。
4.根据权利要求1所述的模式匹配电路，包括:驱动电路，其被配置为向所述惯性传感器提供动能，并且提供所述驱动频率信息。
5.根据权利要求1所述的模式匹配电路，包括:可编程驱动共振器偏置源，其被配置为向所述惯性传感器的驱动共振器施加驱动偏置，并且对所述驱动偏置进行调制，以调节所期望的频率差。
6.根据权利要求5所述的模式匹配电路，包括:温度传感器，其中，所述驱动电路被配置为响应于自所述温度传感器所接收的温度信息而使用所述驱动偏置来保持所期望的驱动频率。
7.根据权利要求1所述的模式匹配电路，包括:温度传感器，其中，所述可编程偏置源被配置为响应于自所述温度传感器所接收的温度信息而使用所述偏置电压来保持所期望的频率差。
8.一种方法，包括: 选择性地将振荡器电路耦合到惯性传感器的传感轴线； 使用所述振荡器电路来提供所述传感轴线的传感频率信息； 在频率比较器处接收所述传感频率信息和所述惯性传感器的驱动频率信息； 使用所述频率比较器来向处理器提供频率差信息； 在可编程偏置源处接收来自所述处理器的指令； 向所述传感轴线施加偏置电压，以设定所述传感轴线的传感频率；以及使用所述偏置电压来保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的频率差。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述选择性地将所述振荡器电路耦合到所述传感轴线包括对开关进行致动。
10.根据权利要求8所述的方法，包括: 选择性地将第二振荡器电路耦合到所述惯性传感器的第二传感轴线； 使用所述第二振荡器电路来提供所述第二传感轴线的第二传感频率信息； 在第二频率比较器处接收所述第二传感频率信息和所述惯性传感器的所述驱动频率信息； 使用所述第二频率比较器来向所述处理器提供第二频率差信息； 在第二可编程偏置源处接收来自所述处理器的第二指令； 向所述第二传感轴线施加第二偏置电压，以设定第二传感频率；以及使用所述第二偏置电压来保持所述第二传感频率和所述惯性传感器的所述驱动频率之间的所期望的第二频率差。
11.根据权利要求8所述的方法，包括:使用驱动电路来向所述惯性传感器提供动能。
12.根据权利要求11所述的方法，包括: 在所述驱动电路处接收来自所述惯性传感器的驱动反馈信息；以及 使用所述驱动反馈信息来提供所述驱动频率信息。
13.根据权利要求8所述的方法，包括: 向所述惯性传感器的驱动共振 器施加驱动偏置；以及 对所述驱动偏置进行调制，以调节所期望的频率差。
14.根据权利要求13所述的方法，包括: 自温度传感器接收温度信息；以及 使用所述驱动偏置和所述温度信息来保持所期望的驱动频率。
15.根据权利要求8所述的方法，包括: 自温度传感器接收温度信息；以及 使用施加于所述传感轴线的所述偏置电压和所述温度信息来保持所期望的频率差。
16.根据权利要求8所述的方法，包括:使用所述驱动频率信息来向所述处理器提供时钟信号。
17.—种系统,包括: 惯性传感器；以及 模式匹配电路，其包括: 振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到惯性传感器的传感轴线，并且提供所述传感轴线的传感频率信息； 频率比较器，其被配置为接收所述传感轴线的传感频率信息以及所述惯性传感器的驱动频率信息，并且向处理器提供频率差信息；以及 可编程偏置源，其被配置为向所述传感轴线施加偏置电压，以响应于来自所述处理器的指令而设定所述传感轴线的传感频率，并且保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的所期望的频率差。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述惯性传感器包括微机电系统(MEMS)惯性传感器。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述惯性传感器包括多轴线惯性传感器。
20.根据权利 要求17所述的系统，其中，所述惯性传感器包括3轴线MEMS陀螺仪。
全文摘要
本申请所讨论的包括一种用于惯性传感器的模式匹配电路，包括振荡器电路，其被配置为选择性地耦合到惯性传感器的传感轴线，并且提供所述传感轴线的传感频率信息；频率比较器，其被配置为接收所述传感轴线的传感频率信息以及所述惯性传感器的驱动频率信息，并且向处理器提供频率差信息；以及可编程偏置源，其被配置为向所述传感轴线施加偏置电压，以响应于来自所述处理器的指令而设定所述传感轴线的传感频率，并且保持所述传感频率和所述惯性传感器的驱动频率之间的希望的频率差。
文档编号G01C19/5776GK103210278SQ201180055309
公开日2013年7月17日 申请日期2011年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者J·布雷泽克 申请人:快捷半导体公司
专业数控铣床产品供应商
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