[发明专利]一种MEMS陀螺性能预评估片上测试系统

权利要求书

1.一种MEMS陀螺性能预评估片上测试系统，其特征在于，包括：

圆片测试探卡电路，用于通过探针连接圆片级MEMS陀螺的驱动电极、检测电极、驱动检测电极，通过模式控制模块切换圆片级MEMS陀螺的驱动闭环、检测闭环状态，并实现驱动检测信号VDS、检测信号VS、增益控制电平PI的读出；

数据采集卡，用于连接圆片测试探卡电路的输出端口，用于将圆片级MEMS陀螺的输出信号传递至上位机，并在上位机数据采集程序的控制下输出高电平或低电平以控制圆片测试探卡电路的模式控制模块；

上位机数据采集系统，用于控制数据采集卡的输出模式控制信号，用于控制圆片测试探卡电路的模式控制模块的切换，并对驱动检测信号VDS、检测信号VS、增益控制电平PI进行滤波、单频测量、相敏解调、耦合误差计算、品质因数计算，实时获得同相耦合误差V_I、正交耦合误差V_Q、驱动频率F_d、驱动品质因数Q_d、检测频率F_s、检测品质因数Q_s。

2.根据权利要求1所述的MEMS陀螺性能预评估片上测试系统，其特征在于，所述上位机数据采集系统计算圆片级MEMS陀螺耦合误差的过程为：

同相耦合误差V_I：

正交耦合误差V_Q：

其中，Vds为驱动检测信号VDS的幅值，Vs为检测信号VS的幅值，为驱动检测信号VDS、检测信号VS的相位差。

3.根据权利要求1所述的MEMS陀螺性能预评估片上测试系统，其特征在于，所述述上位机数据采集系统计算圆片级MEMS陀螺驱动品质因数的过程为：

其中，A、B分别为已知MEMS陀螺的驱动品质因数和增益控制电平的幅值，此时的PI为驱动回路闭环时的增益控制电平。

4.根据权利要求1所述的MEMS陀螺性能预评估片上测试系统，其特征在于，所述上位机数据采集系统计算圆片级MEMS陀螺检测品质因数的过程为：

其中，C、D分别为已知MEMS陀螺的检测品质因数和增益控制电平的幅值，此时的PI为检测回路闭环时的增益控制电平。

5.根据权利要求1所述的MEMS陀螺性能预评估片上测试系统，其特征在于，所述圆片测试探卡电路包括C/V接口电路、模式控制模块、移相电路、自动增益控制电路、乘法器电路；

所述两路C/V接口电路的输入端分别通过探针连接驱动检测电极、检测电极，用于将驱动检测电流信号Ids、检测电流信号Is转换为驱动检测信号VDS、检测信号VS；

所述模式控制模块的控制电平IN1由上位机数据采集程序控制数据采集卡产生，公共端连接第一端S1则驱动回路闭环，连接第二端则检测回路闭环，用于切换圆片级MEMS陀螺的驱动闭环、检测闭环；

所述移相电路与所述模式控制模块相连，用于将驱动检测信号VDS或检测信号VS移相90°；

所述自动增益控制电路与所述移相电路输出端相连，用于控制驱动检测信号或检测信号的幅值，并输出增益控制电平PI；

所述乘法器电路将增益控制电平PI与移相后的驱动检测信号或检测信号相乘，输出驱动信号。

6.根据权利要求5所述的MEMS陀螺性能预评估片上测试系统，其特征在于，所述自动增益控制包括依次相连的全波整流电路、低通滤波电路、PI控制电路；

所述全波整流电路将移相后的驱动检测信号或检测信号的负半周信号转换为正半周信号；

所述低通滤波电路用于提取全波整流电路输出信号的幅值；

所述PI控制电路用于将低通滤波电路提取出的幅值与参考电压Vref进行比较，并将比较的差值经过积分输出增益控制电平PI。