[发明专利]基于的压阻式谐振器的振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及振荡器电路，还涉及具有这种电路的MEMS结构以及制造和操作它们的方法。

背景技术

某些晶体，最显著的是石英，会呈现压电现象，也就是说，如果向晶体表面施加压力，那么晶体会产生电压。反之，如果向晶体施加电压，那么会使得该晶体产生机械形变。这种现象已经被用作制造振荡器。晶体被放置在放大器电路的反馈通路中，从而以主要取决于晶体尺寸的频率振荡。这是个并联谐振电路，晶体被放置在放大器或反向器周围的并联通路中。

基于压电特性，利用MEMS(微电子机械系统)技术制造传感器也是已知的。压阻式压力传感器中的传感材料是在硅衬底上形成的膜片，其根据所施加的压力而弯曲。膜片的晶格由于这种弯曲而发生形变。这种形变使得放置在膜片上的压敏电阻器的能带结构发生改变，从而导致材料的电阻率发生改变。这种变化可能是增大或者减小，这取决于电阻器掺杂的类型。

但是，由于压阻元件的输出具有90°的相移，所以传统反馈装置并不是有效的，因而振荡器中并不经常采用这种压阻式谐振元件。这可以通过相移器补偿。

WO2004053431示出了一种采用了谐振器的振荡器，其中谐振器采用了静电(电容式)激励和压阻式读取。但是，压阻式读取导致了在其谐振频率上输入和输出信号之间π/2的相移。于是，谐振器的输出不能直接反馈至其输入端，在电容式或压电式读取的情况下这将导致振荡。

发明内容

本发明的目的是提供改进的振荡器电路，并且提供具有这种电路的MEMS结构以及制造和操作它们的方法。根据第一方面，本发明提供：

一种振荡器电路，其包括第一和第二压阻式谐振器，它们每个均具有一个谐振频率，每个压阻式谐振器均具有用于驱动所述谐振器的输入端，并且每个压阻式谐振器的输入端与另一个的谐振器的输出端耦接，从而根据各个谐振器的电阻提供反馈。这利用了每个谐振器的输入端和输出端之间的相移，从而使得反馈不需要其它部件来提供相移。这就意味着可以使用更简单的电路，从而有助于更大的集成并且因此使得成本更低。通过利用压阻式谐振器，对外部晶体的需求可以消除，于是能够更大地集成并使得成本更低。

根据本发明第一方面的实施例，输出端在未经放大的情况下直接被馈入各个输入端。

在本发明第一方面的实施例中，谐振器均可以被形成为一种MEMS结构。

根据本发明第一方面的实施例，压阻式谐振器可以并联起来。在这种情况下，每个谐振器具有串联耦接着的电阻器或电感，每个输出端引自各个谐振器及其串联耦接着的电阻器或电感之间。

在根据本发明第一方面的实施例中，每个压阻式谐振器均可包括细长的部件，其被布置成沿着所述部件的纵向轴线振荡。压阻式谐振器每个都具有耦接至它们的各个输入端的静电驱动电极，从而驱动细长的部件。根据特定实施例，细长的部件具有更宽的末端，其比所述细长的部件的主体宽10倍或者至少10倍，其被用作静电驱动电极。

根据本发明第一方面的振荡器电路适合使用低于4伏特的驱动电压。这使得电路可以使用现有低电压电路，尤其是电池供电的装置。

本发明的另一方面提供了一种集成振荡器，其包括第一和第二压阻式谐振器，它们每个均具有一个谐振频率，每个压阻式谐振器均具有用于驱动所述谐振器的输入端，并且每个压阻式谐振器的输入端与谐振器中的另一个的输出端耦接，从而根据各个谐振器的电阻提供反馈。这可以用于电池供电的装置中。

本发明还提供了一种电池供电的装置，其包括如本发明第一方面所述的振荡器电路或者如本发明第二方面所述的集成振荡器。

下面将描述互相结合以及与任何方面结合的其它特点。对于本领域技术人员而言，本发明的其它优点，尤其是优于现有技术的优点，是显然的。在不脱离本发明权利要求的情况下可以作出大量变化和修改。因此，可以很清楚的理解的是，本发明的形式仅仅用于图示说明而不是用于限制本发明的范围。

附图说明

参考附图，通过示例的方式对如何实现本发明予以描述，其中：

图1示出了根据本发明实施例的压阻式振荡器电路；

图2和图3示出了谐振时作为时间的函数的dR和V的变化；

图4示出了具有电感线圈的压阻式振荡器电路；

图5示出了WO2004/053431中描述的压阻式谐振器布局的平面图；以及

图6示出了对图5中的谐振器以弹簧质点系统建模。

具体实施方式