[发明专利]一种MEMS传感器系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种MEMS传感器系统，包括：MEMS传感器；前置放大器用于将MEMS传感器输出的电荷量转化为第一电压信号输出；前置放大器包括第一运算放大器，以及并联在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；相关双采样器用于采样前置放大器在不同时刻输出的第一电压信号，并对其做减法运算，输出与反馈电容的电容变化量成比例的第二电压信号；模数转换器用于将相关双采样器输出的第二电压信号转化为数字电压信号输出；数字信号处理器用于对模数转换器输出的数字电压信号进行噪声压制处理；动态反馈单元用于脉冲信号至MEMS传感器，控制多个开关的通断，将上极板和下极板接通对应的电压信号。本发明提供的系统可以提高系统精度与降低功耗。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种MEMS传感器系统及其使用方法。

背景技术

现有MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)传感器架构大多采用开关电容电路实现，这种电路存在较多的开关状态切换，MEMS传感器系统容易受开关噪声影响，如开关热噪声等，限制了MEMS传感器的精度，比如精度达到10ng/rt(Hz)的应用等。在地震勘探等应用中，需要高精度MEMS传感器，应用传统开关电容电路结构的传感器不能满足要求。因此需要一种MEMS传感器系统来提高精度。

发明内容

本申请实施例通过提供一种MEMS传感器系统及其使用方法，可以提高系统精度与降低功耗。

本发明提供一种MEMS传感器系统，其包括：

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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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；