[发明专利]改进MEMS振荡器启动的系统及方法

说明书

MEMS谐振器系统包括MEMS谐振器、启动电路、反馈电路、振荡器以及开关。所述MEMS谐振器系统被配置为提供有频率和周期的脉冲的启动信号，以便传送给所述MEMS谐振器的能量在短时间被优化，这就缩短了振荡器的启动时间。当所述MEMS谐振器的振荡已实现的时候，所述MEMS谐振器系统被配置为断开所述启动信号，并且在反馈电路中切换以将所述MEMS谐振器维持在振荡状态。

技术领域

本发明通常涉及用于电子系统中的微机电系统（MEMS）器件。更具体地说，本发明涉及缩短与MEMS振荡器相关联的启动时间的系统及方法。

背景技术

微机电系统（MEMS）器件被广泛应用于例如汽车、惯性制导系统、家用电器、各种器件的保护系统、蜂窝通信器件以及很多其它工业、科学、以及工程系统的应用中。这样的MEMS器件可被用于感测物理状况，例如加速度、压力、角旋转或温度，并向使用了该MEMS传感器的系统和/或应用提供表示所感测的物理状况的电信号。这样的MEMS器件还可以包括或被用于给各种机电系统提供振荡器功能。

附图说明

结合附图（不一定按比例绘制）并参阅详细说明书以及权利要求，对本发明可以有比较完整的理解。其中在附图中类似的参考符号表示相同的元件，以及：

图1显示了典型的MEMS谐振器电路的方框图；

图2显示了表明与图1的典型的MEMS谐振器电路相关联的启动时间的图表；

图3显示了根据实施例的教导配置的MEMS谐振器系统的方框图；

图4a和图4b显示了大体上说明了与图3的实施例相关联的特定信号和力的图表；

图4c显示了大体上说明了与图3的实施例相关联的频率与能量密度的图表；

图5显示了大体上说明了与图3的实施例相关联的近似的力能量和频率失配的图表；

图6显示了大体上比较了与典型的MEMS谐振器电路和图3的实施例相关联的启动时间的图表；

图7根据实施例，显示了缩短与MEMS振荡器相关联的启动时间的方法的流程图。

具体实施方式

由于相对低的成本，电容传感MEMS设计在加速度、角旋转、压力环境以及微型化装置的操作中非常需要。当受到加速度、角旋转、压力或MEMS器件被设计成对其响应的其它一些外部激励的时候，电容传感MEMS器件提供了对应于所应用激励的幅值的电容变化。换句话说，在给定时间的MEMS器件的电输出对应于在该给定时间施加于该MEMS器件的激励的幅值。以这种方式，通过监测MEMS器件的电输出，系统可以确定施加于各种MEMS器件的外部激励（压力、加速度等等）的幅值，并使用该信息来帮助确定系统应该采取哪些操作以响应于激励。例如，基于MEMS加速计装置的电输出，感测了汽车的迅速减速的汽车气囊系统可以确定有必要弹出安全气囊以保护车辆乘员。MEMS器件的常见形式是在以有“跷跷板”或“上下摇动”配置的2层电容传感器形式的加速计。这种通常使用的传感器类型使用了以z轴加速度在衬底上旋转的可运动元件或板。加速计结构可以测量两个不同的电容以确定差分或相对电容，并将该信息作为输出提供给MEMS加速计。被设计用于感测其它施加的激励的其它MEMS器件可以采取各种形式，其前提是MEMS器件的输出被配置为对应于被监测的激励的幅值。

在某些应用中，包括在MEMS器件也用作传感器的某些应用中，MEMS器件也可被配置为提供振荡器功能。在一些应用中，MEMS器件可被配置为只作为振荡器运行。当作为振荡器运行的时候，MEMS器件的功能可以是提供有特定频率和预定输出信号幅值的输出信号。由MEMS电路提供的该振荡输出信号可以作为到要求指定输入频率信号以进行运作的其它系统器件以及组件的输入，并且还可以作为参考信号或参考点以确定MEMS传感器是否受到某些力。