[发明专利]用于MEMS电容式加速度计读出电路的三路复用架构及装置

说明书

本发明公开了一种用于MEMS电容式加速度计读出电路的三路复用架构及装置，其包括传感单元、转换单元、解调单元、减法单元以及滤波单元，其中，传感单元用于接收三轴加速度信号，根据三轴加速度信号耦合输出一路调制电荷信号；转换单元与传感单元连接，用于将调制电荷信号转换为调制电压信号；解调单元与转换单元连接，用于将调制电压信号解调为三路差分电压信号；减法单元与解调单元连接，用于将三路差分电压信号转换为三路单端电压信号；滤波单元与减法单元连接，用于滤除三路单端电压信号的噪声与高频分量。本发明所公开的用于MEMS电容式加速度计读出电路的三路复用架构节约了资源和成本。

技术领域

本发明涉及微电子应用技术领域，尤其涉及一种用于MEMS电容式加速度计读出电路的三路复用架构及装置。

背景技术

电容式微机械电子系统(Micro Electro-Mechanical System,简称MEMS)加速度计是一种能够将物体加速度转换为MEMS电容式加速度计内的电容变化量，从而进一步通过电路转换为电压或电流信号的传感器。因其具有成本低、体积小、低功耗等特点，被广泛应用于姿态检测、振动探测、运动检测等领域，在生产生活乃至航天航空、军工等方面都起到了巨大的作用。

在MEMS电容式加速度计的设计与实现中，MEMS电容式加速度计内的可移动质量块与固定电极结合形成可变电容，在加速的过程中，质量块的位移使可变电容的容值产生变化，从而通过读出电路产生反应加速度变化的电压值。而沿着XYZ三轴的加速度分量分别使MEMS电容式加速度计中三组独立的质量块移动，从而产生三路反映XYZ三轴加速度的电信号，再分别采用三路电荷-电压转换单元对反映XYZ三轴加速度的电信号进行读出，虽然这种读出方式有利于各路独立信号噪声的减小，但却会出现读出过程不一致的问题，同时，采用三路电荷-电压转换单元也会造成功耗、面积等资源和成本的增加。

因此，为了解决上述问题，本发明提供了一种能保证MEMS电容式加速度计三轴的电信号读出过程同步，且能节约资源和成本的用于MEMS电容式加速度计读出电路的三路复用架构及装置。

发明内容

本发明提供了一种用于MEMS电容式加速度计读出电路的三路复用架构及装置，旨在解决现有MEMS电容式加速度计三轴的电信号读出过程不一致、功耗以及成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种用于MEMS电容式加速度计读出电路的三路复用架构，其包括：传感单元，所述传感单元用于接收三轴加速度信号，根据所述三轴加速度信号耦合输出一路调制电荷信号；转换单元，所述转换单元与所述传感单元连接，用于将所述调制电荷信号转换为调制电压信号；解调单元，所述解调单元与所述转换单元连接，用于将所述调制电压信号解调为三路差分电压信号；减法单元，所述减法单元与所述解调单元连接，用于将所述三路差分电压信号转换为三路单端电压信号；滤波单元，所述滤波单元与所述减法单元连接，用于滤除所述三路单端电压信号的噪声与高频分量。

进一步地，所述转换单元包括第一积分电容、第二积分电容、全差分放大器以及有源共模反馈单元，所述全差分放大器的反相输入端和同相输入端均与所述传感单元连接，所述全差分放大器的同相输出端与所述第一积分电容的一端及所述解调单元连接，反相输出端与所述第二积分电容的一端及所述解调单元连接，所述第一积分电容的另一端与所述全差分放大器的反相输入端连接，所述第二积分电容的另一端与所述全差分放大器的同相输入端连接，所述全差分放大器的共模反馈控制端与所述有源共模反馈单元连接。

进一步地，所述转换单元还包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所述全差分放大器的反相输入端连接，另一端接地；所述第二电容的一端与所述全差分放大器的同相输入端连接，另一端接地。