[发明专利]一种多速率可调节采样率频率的测量ASIC芯片

权利要求书

1.一种多速率可调节采样率频率测量ASIC芯片，其特征在于，包括：

周期计数模块，用于将被测硅微谐振式加速度计的模拟振荡信号F同步到晶振提供的基准时钟clk，输出同步后的方波信号F1，用基准时钟对同步后的方波信号F1进行计数后输出计数值N；

非线性补偿模块，用于将计数值N转化为和频率的平方成正比的定点数q，然后将定点数q和同步后的方波信号F1对齐后，输出对齐后的定点数Dout；

任意采样率调节模块，用于调节对齐后的定点数Dout的采样速率，实现任意采样率的输出最终输出定点数Dout3；

数字接口模块，用于和上位机通信，包括配置寄存器和将数据输出到上位机。

2.根据权利要求1所述的多速率可调节采样率频率测量ASIC芯片，其特征在于，所述周期计数模块包括：

同步器单元，用于将模拟振荡信号F同步到基准时钟clk后，输出同步后方波信号F1；

计数器单元，用于以基准时钟clk的周期对同步后方波信号F1进行不断地计数；

上升边沿检测器单元，采用两组寄存器检测同步后方波信号F1的上升沿；

比较器单元，用于比较其中一组寄存器存储数据fa是否等于1，另外一组寄存器存储数据fb是否等于0；当fa＝1和fb＝0同时满足，比较器输出指示信号N_rd＝1，其他时候比较器输出指示信号N_rd＝0；

减法器，用于计算同步后方波信号F1相邻两个上升沿处的计数值的差值，输出该计数值N；当比较器输出指示信号N_rd＝1时，表示该计数值N完成更新并可用，当比较器输出指示信号N_rd＝0，表示该计数值N未更新并延续上一差值。

3.根据权利要求1所述的多速率可调节采样率频率测量ASIC芯片，其特征在于，所述非线性补偿模块包括：

求倒数单元，用于在周期计数模块比较器输出指示信号N_rd＝1时，输出倒数及倒数指示信号c_rd；当倒数指示信号c_rd＝1时，表示倒数c完成更新并可用，当倒数指示信号c_rd＝0时，表示倒数c未更新并延续上一倒数；

求平方单元，在倒数指示信号c_rd为1时，将求倒数单元输出倒数c求平方后输出，即输出求平方定点数及平方指示信号q_rd；当平方指示信号q_rd＝1时，表示平方定点数q完成更新并可用，当平方指示信号q_rd＝0时，表示平方定点数q未更新并延续上一定点数；

延迟对齐器单元，用于将平方定点数q与同步后的方波信号F1对齐，然后输出对齐定点数信号Dout；

其中M₁表示倒数放大系数，M₂表示定点数倒数平方的缩小系数。

4.根据权利要求3所述的多速率可调节采样率频率测量ASIC芯片，其特征在于，所述延迟对齐器单元包括：

比较器，用于比较平方指示信号q_rd是否为高电平；

多组寄存器，用于记录多组平方指示信号q_rd，以及该平方指示信号q_rd对应的定点数q，根据相邻两个平方指示信号q_rd的高电平，确定输出定点数q的时长，即为同步后方波信号F1对应的时长；

计数器，用于当平方指示信号q_rd为高电平时开始计数，达到设定数值时，寄存器输出对齐后的定点数信号Dout。

5.根据权利要求1所述的多速率可调节采样率频率测量ASIC芯片，其特征在于，所述任意采样率调节模块包括：

积分器，用于将对齐后的定点数信号Dout与积分器自身输出的定点数相加，打一拍后输出滑动平均值Dout1；

抽取器，用于从滑动平均值Dout1中按设定抽取率抽取后输出定点值Dout2；

梳状器，用于将抽取后的定点值Dout2进行低通滤波处理，并输出最终的定点值Dout3。

6.根据权利要求1所述的多速率可调节采样率频率测量ASIC芯片，其特征在于，所述数字接口模块包括：

设置有配置寄存器，用于定义配置字，以控制抽取器的抽取率；

设置有两级RAM结构，用于将最终输出的定点值Dout3拆分后依次输出至上位机。