微机械加速度计的高阶连续低通sigma-delta闭环控制电路

摘要

本发明公开了一种分别用于微机械加速度计的高阶连续低通sigma-delta闭环控制电路，属于利用科氏效应的制导或控制装置领域。该电路，由前置全差分电荷放大器2，高通滤波器3，二极管4，低通滤波器5，全差分放大电路6，相位补偿电路7，积分电路Ⅰ8，积分电路Ⅱ9，积分电路Ⅲ10，积分电路Ⅳ11，数字转换电路12，模拟开关13组成。本发明的有益效果是：闭环回路中的积分电路Ⅰ8，积分电路Ⅱ9，积分电路Ⅲ10，积分电路Ⅳ11与微机械加速度计一起构成六阶噪声整形滤波器，抑制系统噪声，提高信噪比SNR。

主权项

1.微机械加速度计的高阶连续低通sigma-delta闭环控制电路，由前置全差分电荷放大器（2），高通滤波器（3），二极管（4），低通滤波器（5），全差分放大电路（6），相位补偿电路（7），积分电路Ⅰ（8），积分电路Ⅱ（9），积分电路Ⅲ（10），积分电路Ⅳ（11），数字转换电路（12），模拟开关（13）组成；载波信号V_c(t)加载到微机械加速度计（1）的中心质量块上，当由外界产生加速度信号的时候，微机械加速度计（1）检测电极的电容变化产生变化的电流信号i(t)经过频率为f₁的高频载波V_c(t)调制到高频段，调制信号经过前置全差分电荷放大器（2）将电流信号转换为电压信号V_i(t)和V′_i(t)；V_i(t)和V′_i(t)经过高通滤波器（3）将低频干扰信号去除得到V_i2(t)和V′_i2(t)；高通滤波器（3）的截止频率f_c1满足：f_c1＜f₁；V_i2(t)和V′_i2(t)再经过由二极管（4）和低通滤波器（5）组成的解调电路进行解调和滤波，低通滤波器（5）的截止频率f_c2满足：f_c2＜f₁；解调和滤波后的信号进入增益为G₁的全差分放大电路（6）对其做进一步的全差分放大得到V_i3(t)和V′_i3(t)；相位补偿电路（7）对V_i3(t)和V′_i3(t)进行一定的相位移动使得整个闭环控制回路的相移不等于2nπ，防止自激振荡；移相后得到信号V_i4(t)和V′_i4(t)依次经过积分电路Ⅰ（8），积分电路Ⅱ（9），积分电路Ⅲ（10）和积分电路Ⅳ（11）得到V_i5(t)和V′_i5(t)；再进入数字转换电路（12），其包括比较器（14）和D触发器（15），比较器（14）对V_i5(t)和V′_i5(t)两路信号进行比较，产生高低电平的数字比较信号b′(t)，D触发器（15）对b′(t)进行采样和量化;最终输出数字脉宽密度调制信号b(t)；b(t)用于控制模拟开关（13）将反馈电压V_fb加载到微机械加速度计（1）的反馈电极上。