[发明专利]一种MEMS传感器系统及其使用方法

权利要求书

1.一种MEMS传感器系统，其特征在于，包括：

MEMS传感器，其包含有上极板、中间极板和下极板，所述上极板和所述下极板均分别通过多个开关接入不同大小的电压信号；

前置放大器，与MEMS传感器电性连接，用于将所述MEMS传感器输出的电荷量转化为第一电压信号输出；所述前置放大器包括第一运算放大器，以及并联在所述第一运算放大器的负向输入端与输出端之间的反馈电容和电阻；

相关双采样器，与所述前置放大器电性连接，用于采样所述前置放大器在不同时刻输出的所述第一电压信号，并对所述第一电压信号做减法运算，输出与所述反馈电容的电容变化量成比例的第二电压信号；

模数转换器，与所述相关双采样器电性连接，用于将所述相关双采样器输出的所述第二电压信号转化为数字电压信号，并将所述数字电压信号输出；

数字信号处理器，与所述模数转换器电性连接，用于对所述模数转换器输出的所述数字电压信号进行噪声压制处理，同时产生时序信号，并将所述时序信号输出；

动态反馈单元，与所述数字信号处理器电性连接，用于根据所述时序信号，输出对应的脉冲信号至所述MEMS传感器，以控制所述多个开关的通断，将所述上极板和所述下极板接通对应的电压信号。

2.根据权利要求1所述的MEMS传感器系统，其特征在于，所述动态反馈单元，还用于通过动态元件匹配方法或者数据加权平均方法对所述时序信号进行处理。

3.根据权利要求1所述的MEMS传感器系统，其特征在于，所述动态反馈单元，用于根据所述时序信号，输出固定脉冲宽度的脉冲信号，或者输出随所述时序信号的大小自动调整脉冲宽度的脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的MEMS传感器系统，其特征在于，所述数字信号处理器，其输出端还与所述MEMS传感器的输入端电性连接，用于选择将所述时序信号输出至所述MEMS传感器，以控制所述多个开关的通断，实现所述上极板和所述下极板接通对应的电压信号。

5.根据权利要求1所述的MEMS传感器系统，其特征在于，所述数字信号处理器，还用于产生用于抵消直流偏置信号的数字序列。

6.根据权利要求1所述的MEMS传感器系统，其特征在于，所述相关双采样器，包括：第二运算放大器、第一存储电容以及第二存储电容；

所述第一存储电容的第一端接地，所述第一存储电容的第二端与所述第二运算放大器的负向输入端连接，且所述第一存储电容的第二端还通过第一开关与所述前置放大器的输出端连接；

所述第二存储电容的第一端接地，所述第二存储电容的第二端与所述第二运算放大器的正向输入端连接，且所述第二存储电容的第二端还通过第二开关与所述前置放大器的输出端连接。

7.根据权利要求1所述的MEMS传感器系统，其特征在于，所述第一运算放大器在工作时，其正向输入端接地或者接入共模电压，所述共模电压的大小为参考电压的一半。

8.根据权利要求7所述的MEMS传感器系统，其特征在于，所述参考电压为所述MEMS传感器系统的供电电压。

9.一种MEMS传感器系统的使用方法，其特征在于，所述MEMS传感器系统为权利要求1-8任一项所述的系统，所述方法包括：

动态反馈单元输出脉冲信号至MEMS传感器，控制所述MEMS传感器的上极板接通参考电压，以给所述MEMS传感器的上极板和中间极板形成的第一电容充电，在所述第一电容充电完成之后，控制所述相关双采样器获取所述第一电容电压并存储；

所述动态反馈单元输出脉冲信号至所述MEMS传感器，控制所述MEMS传感器的下极板接通所述参考电压，给所述MEMS传感器的下极板和中间极板形成的第二电容充电，在所述第二电容充电完成之后，控制所述相关双采样器获取所述第二电容电压并存储；

将所述第一电容电压与所述第二电容电压相减后输出第二电压信号。

10.根据权利要求9所述的MEMS传感器系统的应用方法，其特征在于，还包括：

控制第一运算放大器虚短，将所述中间极板的电压提升至所述参考电压的一半，以实现所述第一运算放大器伪差分读出。