具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的一种微型陀螺仪接口电路，包括差分驱动模块1、差分检测模块2、第一反相馈通取消模块3、第二反相馈通取消模块4、滤波器11及驱动器12，差分驱动模块1的输入端连接网络分析仪，差分驱动模块1的第一输出端连接第一反相馈通取消模块3的输入端，差分驱动模块1的第二输出端连接第二反相馈通取消模块4的输入端，第一反相馈通取消模块3的输出端连接差分检测模块2的第一输入端，第二反相馈通取消模块4的输出端连接差分检测模块2的第二输入端，差分检测模块2的输出端连接滤波器11的输入端，滤波器11的输出端连接驱动器12的输入端，驱动器12的输出端连接网络分析仪。

差分驱动模块1包括低通滤波器5和单端转差分电路6，低通滤波器5的输入端作为差分驱动模块1的输入端，低通滤波器5的输出端连接单端转差分电路6的输入端，单端转差分电路6的的第一输出端作为差分驱动模块1的第一输出端，单端转差分电路6的的第二输出端作为差分驱动模块1的第二输出端。差分检测模块2包括第一跨阻放大器201、第二跨阻放大器202、第三跨阻放大器203及第四跨阻放大器204，第一跨阻放大器201的输入端作为差分检测模块2的第一输入端，第一跨阻放大器201的输出端连接第二跨阻放大器202的输入端，第二跨阻放大器202的输出端连接第三反相放大器9的负相输入端，第三跨阻放大器203的输入端作为差分检测模块2的第二输入端，第三跨阻放大器203的输出端连接第四跨阻放大器204的输入端，第四跨阻放大器204的输出端连接第三反相放大器9的正相输入端，第三反相放大器9的输出端作为差分检测模块2的输出端。

第一跨阻放大器201包括第三电容C3、第四电阻RL4及第四反相放大器10，第四反相放大器10的负相输入端作为差分检测模块2的第一输入端，第四反相放大器10的负相输入端分别连接第三电容C3的一端和第四电阻RL4的一端，第三电容C3的另一端和第四电阻RL4的另一端均连接第四反相放大器10的输出端，第四反相放大器10的正相输入端接地。优选例中，第一跨阻放大器201包括第三电容C3、第四电阻RL4及第四反相放大器10采用相同的电路结构，且输出端均依次连接电容和电阻。

还包括第三电阻RL3，第三电阻RL3的一端连接第三反相放大器9的负相输入端，第三电阻RL3的另一端连接第三反相放大器9的输出端，还包括第四电容C4和第五电阻RL5，第一跨阻放大器201的输出端连接第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端连接第五电阻RL5的一端，第五电阻RL5的另一端连接第二跨阻放大器202的输入端。

第一反相馈通取消模块3包括第一电阻RL1、第一可调电阻R1及第一反相放大器7，第一电阻RL1的一端作为第一反相馈通取消模块3的输入端，第一电阻RL1的另一端分别连接第一可调电阻R1的一端和第一反相放大器7的负相输入端，第一可调电阻R1的另一端连接第一反相放大器7的输出端，第一反相放大器7的正相输入端接地，第一反相放大器7的输出端作为第一反相馈通取消模块3的输出端。还包括第一电容C1，第一电容C1的一端连接第一反相放大器7的输出端，第一电容C1的另一端作为第一反相馈通取消模块3的输出端。

第二反相馈通取消模块4包括第二电阻RL2、第二可调电阻R2及第二反相放大器8，第二电阻RL2的一端作为第二反相馈通取消模块4的输入端，第二电阻RL2的另一端分别连接第二可调电阻R2的一端和第二反相放大器8的负相输入端，第二可调电阻R2的另一端连接第二反相放大器8的输出端，第二反相放大器8的正相输入端接地，第二反相放大器8的输出端作为第二反相馈通取消模块4的输出端。还包括第二电容C2，第二电容C2的一端连接第二反相放大器8的输出端，第二电容C2的另一端作为第二反相馈通取消模块4的输出端。

实施例1：

一种结合反相馈通消除电路的全差分微陀螺仪接口电路，包括：差分驱动结构、差分检测结构、两个反相馈通取消结构、滤波器和ADC驱动器；其中：

驱动信号通过差分驱动结构转换成平衡的差分信号，用于微陀螺仪驱动，差分检测结构将检测微陀螺仪产生的差分信号并对其进行信号相减，两个反相馈通取消结构分别连接到两组驱动电极和检测电极之间，调节差分电路不对称造成的误差，并对馈通信号完全消除；信号通过带通滤波器消除杂波，最后通过ADC驱动器输出给后续数字信号处理模块。

差分驱动结构的信号输入端采用低通滤波器，可以平滑DAC形成的的阶梯状波形，消除其高次杂波对信号的影响。差分驱动结构采用单端转差分电路结构，并且采用优化的参数，使得其差分输出的对称性提升。差分检测电路采用跨阻放大器将微陀螺仪的电容信号转换成电压信号，采用仪表放大器结构对差分信号相减，消除共模误差和馈通信号，提高共模抑制比和信噪比。反相馈通取消电路采用放大倍数可调的反相放大器对驱动电压进行反相，然后串联用来匹配馈通电容的补偿电容。

实施例2：

如图1所示，本发明实施例一中的结合反相馈通消除电路的全差分微陀螺仪接口电路，驱动信号通过差分驱动结构转换成平衡的差分信号，用于微陀螺仪驱动，差分检测结构将检测微陀螺仪产生的差分信号并对其进行信号相减，两个反相馈通取消结构分别连接到两组驱动电极和检测电极之间，调节差分电路不对称造成的误差，对馈通信号完全消除；信号通过滤波器消除杂波，最后通过ADC驱动器输出给后续数字信号处理模块。

本实例中，差分驱动结构的信号输入端采用低通滤波器，平滑DAC由于位数限制形成的的阶梯状波形，可以消除其高次杂波对信号的影响。

本实例中，差分驱动结构采用单端转差分电路结构，并采用优化的参数，使得其差分输出的对称性提升。产生的差分驱动信号加载在微陀螺仪的差分驱动电极上，该信号会同时馈通到差分检测电极上并产生馈通电流，由于单端转差分电路良好的信号对称性，产生的馈通电流在检测电极上将互相抵消，从而降低馈通电流。

本实例中，差分检测电路采用跨阻放大器将微陀螺仪的电容信号转换成电压信号，采用仪表放大器将差分检测信号相减并放大信号，同时将差分检测电极上剩余的部分馈通信号相减，使其相互抵消，相比于传统差分电路采用的减法器级联反向放大器的设计，集成的仪表放大器芯片具有更高的共模抑制比和更低的噪声，差分检测不仅消除了共模误差，更重要的是进一步消除了馈通电流，提高共模抑制比和信噪比。

本实例中，反相馈通取消电路采用放大倍数可调的反相放大器对驱动电压进行反相，然后串联用来匹配馈通电容的补偿电容实现；反相馈通取消电路的原理图如图2所示，串联RLC振荡电路表示微陀螺仪的等效电路模型，与之并联的C_t代表馈通电容。放大倍数可调的反相放大器对驱动电压进行反相后，连接到用来匹配馈通电容的补偿电容C_tc，产生的电流与馈通电流相位相反且幅值相等，两者相加来实现馈通取消，这种方法不依赖器件的对称性，而且取消效果可调，适用于不同参数的微陀螺仪。

根据原理图，对谐振时检测电极输出的电流值I进行计算：

式中，I_m表示微陀螺仪运动电流，I_t表示馈通电流，I_tc表示馈通取消电流，v_ac是加载在驱动电极上的驱动信号，s是复频率。要使馈通电流被抵消，即I_t＝I_tc，有：

设置R₂为可变电阻器，对其阻值进行调节，与全差分电路结合，理论上可以完全取消馈通。最后通过带通滤波器滤除通频带宽外的高频和低频噪声，提高电路信噪比。输出端ADC驱动器输出给后续数字信号处理模块。

本发明采用了全差分结构与反相馈通取消结构对输入与输出电极间的馈通进行消除，相对于现有技术中的接口电路，无需制备两个高度对称的MEMS谐振器，实现了馈通信号的自消除，且反相馈通取消结构补偿了在全差分电路结构中由于对称性造成的误差，可以在不降低驱动力的情况下将馈通信号完全取消，可以大幅提升测量信号的稳定性与准确度。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。