[发明专利]用于自动电平控制的电路及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于自动电平控制的电路及其方法。

背景技术

在各种实施例中，自动电平控制电路用于微机电系统或结构(MEMs，microelectromechanical systems or structures)回转仪驱动回路以覆盖回转仪的广泛电流范围。

在微机电系统或结构回转仪驱动回路，电流(例如电流Igyro)通常建立自回转仪的机械位移并且转换成锁相回路输入信号的电压。然而，电流Igyro可能有很广泛范围，覆盖很多阶的振幅。举例来说，范围扩展四个阶的振幅，由0.2nA到2μA。为了转换这广泛电流范围到合理的电压电平，使用对应的广泛范围的可变电阻(例如电阻器Rimp)，所以较高范围的大电阻值可对应到低电流值放大率。因为大电阻需求，因此在离芯片(off-chip)时以及在板电平(board level)上典型地实施大芯片面积及电阻器Rimp，亦即芯片/硅的外部具体MEMs结构。此外，电阻Rimp器通常需要对应各种电流Igyro调整到维持足够电压电平以锁住锁相回路、限制电压电平以及防止装置过压。调整电阻Rimp到达适当大小普遍是人为操作，因此不适合量产。

设计自动电平控制(例如ALC)单元达到自动控制的其他方式是利用NFET在栅极适当控制以提供取代回转电阻器Rimp的电阻。然而，这个单元使用两阶放大率覆盖Igyro的四阶振幅差异。这个单元也使用具有放大器与二极管的精密电路，在μA范围时，所有元件会有误差，并且大功率损耗使得这个单元效率低。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，发明的实施例相关于自动控制电平电路。于一实施例中，高电压NMOS(例如HV NMOS)晶体管用于提供用在回转仪驱动回路的电阻(例如回转仪电阻)。转换自回转电流(例如电流Igyro)且输入到锁相回路的电压(例如电压Vpillin)与回转电阻成比例。振幅检测器检测与电压Vpllin成比例的电压Vamp的振幅，并且传送它到比较单元，根据电压振幅且参考既定临界值，提供信号去调整在HV NMOS晶体管的栅极的电压电平，也因此相对应地调整回转电阻。因为回转电流与回转电阻被控制，所以电压Vpllin的振幅是自动地调整在令人满意的范围内。

发明的实施例可有一或以下特征和/或优点的组合。根据自动电平控制，实施例可对应广泛可调整的范围的电阻，该电阻对应广泛MEMs回转位移电流。举例来说，实施例可检测在范围的较低端的电流(例如2nA)但没有因为电流的振幅在范围的较高端(例如2μA)而饱和或过压。实施例消耗低功率以及适用于系统芯片(SOC)整合。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1显示发明实施例所实施的范例的电路；

图2显示图1的电路的自动电平控制的实施例；以及

图3-图9根据图1的实施例显示各种电流与电压之间的关系。

类似的参考附图标记在各种附图指示类似的元件。

其中，附图标记说明如下：

100～芯片/硅具体电路；105～放大器；

110～锁相回路；120～驱动器；

130～微机电系统回转仪；134～自动电平控制；

200～自动水平控制电路；210～振幅检测器；

220～电平控制电路；

300、400、500、600、700、800、900～波形。

具体实施方式

在附图中说明的发明的实施例或范例是以特定语言描述。可了解到并不是要限定发明的范围。在实施例中的任何变化与变更，以及文件中描述的发明原理的进一步应用对于本领域技术人员而言是正常可想出的。参考数字可能在整体实施例中重复，但是不必然一个实施例的特征应用到其他实施例，甚至他们可能共用同样参考数字。

图1显示发明实施例所实施的范例的电路。