[发明专利]具有模拟复位的电容式微机械传感器的工作方法和电路结构

权利要求书

1.一种电容式微机械传感器的工作方法，所述电容式微机 械传感器具有至少一个由两个固定电极(E1，E2)和布置在所述 固定电极之间的可移动中心电极(E0)构成的差动电容器，所述 中心电极(E0)以弹性方式悬置并且能够因外力而偏转，在所述 固定电极和所述中心电极之间施加大小相等但极性相反的激励 电压(U₀)并且测量所述中心电极的偏转量，其特征在于，对与 静电恢复力相对应且被称作复位串扰的、能够在所述中心电极 处流出的电荷的比例进行如下补偿：

将与所述复位串扰(U_i)相对应的信号与来自所述电容式微 机械传感器的基本结构的输出信号(U_a)相加，并且以读出信号 的形式提供所述相加的结果，其中所述读出信号表示所述中心 电极的偏转量。

2.根据权利要求1所述的电容式微机械传感器的工作方 法，其特征在于，在所述电容式微机械传感器的闭环工作期间， 所述读出信号还通过控制器(CR)影响复位串扰信号，以使得由 此产生的电容恢复力以补偿的方式抵消所述中心电极的偏转。

3.根据权利要求1所述的电容式微机械传感器的工作方 法，其特征在于，通过确定地使所述激励电压(±U₀)的极性反转 来防止所述电容式微机械传感器的零点漂移。

4.根据权利要求1所述的电容式微机械传感器的工作方 法，其特征在于，通过随机地使所述激励电压(±U₀)的极性反转 来防止所述电容式微机械传感器的零点漂移。

5.根据权利要求2所述的电容式微机械传感器的工作方 法，其特征在于，使用比例积分控制器来产生所述电容恢复力。

6.一种用于使微机械传感器工作的电路结构，所述微机械 传感器具有至少一个由两个固定电极(E1，E2)和以弹性方式可 移动地悬置于所述两个固定电极之间的中心电极(E0)构成的差 动电容器，所述中心电极(E0)能够因外力而偏转，所述电路结 构具有用于向所述两个固定电极分别施加极性相反的激励电压 (±U₀)的部件以及用于以测量值的形式输出所述中心电极在有 力作用时的偏转量的部件，其特征在于，所述电路结构还具有 用于对所述中心电极处的静电恢复力进行补偿的补偿装置，其 中所述静电恢复力被称作复位串扰；

以电压值的形式输出所述测量值，所述补偿装置通过对与 所述复位串扰相对应的复位电压值(U_i)和由所述微机械传感器 的基本结构所提供的输出电压值(U_a)求和来对所述中心电极处 的静电恢复力进行补偿。

7.根据权利要求6所述的用于使微机械传感器工作的电路 结构，其特征在于，所述电路结构还具有控制器，将已不受复 位串扰影响的读出信号施加到所述控制器的输入端，并且所述 控制器在所述中心电极偏转的情况下调节所述复位电压值，以 使得因此所产生的电容恢复力抵消所述中心电极的偏转。

8.根据权利要求7所述的用于使微机械传感器工作的电路 结构，其特征在于，所述电路结构还包括用于确定地或随机地 控制所述激励电压(±U₀)的极性反转的极性反转装置(RS)。

9.根据权利要求8所述的用于使微机械传感器工作的电路 结构，其特征在于，所述控制器是具有不依赖于频率的增益的 比例控制器。

10.根据权利要求8所述的用于使微机械传感器工作的电 路结构，其特征在于，所述控制器是具有依赖于频率的增益的 比例积分控制器。

11.根据权利要求10所述的用于使微机械传感器工作的电 路结构，其特征在于，所述比例积分控制器由具有复反馈通道 的运算放大器(OP2)构成，且所述复反馈通道通过串联连接非电 抗性电阻(R_r)和电容(C_r)构成。

12.根据权利要求8所述的用于使微机械传感器工作的电 路结构，其特征在于，所述控制器是具有依赖于频率的放大器 的比例积分控制器，所述比例积分控制器由具有包括非电抗性 电阻(R_r)和电容(C_r)的串联电路的运算放大器构成，所述电容(C_r) 的极性能够通过极性反转开关(S1，S2)被反转，所述极性反转 开关能够通过用于所述激励电压(±U₀)的所述极性反转装置(RS) 来激活。