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。

本发明提供了一种MEMS电容式陀螺仪的数字馈通取消系统，如图1所示，系统包括微陀螺仪模块、数字检波模块、数字解调模块、数字鉴相模块、数字馈通信号模拟模块以及数字驱动模块，其中：

微陀螺仪模块在给定反馈信号下被激振或被驱动，并产生检测信号和监测信号，数字解调模块对微陀螺仪模块输出的监测信号的幅值进行检测，数字鉴相模块对监测信号与驱动信号的相位差进行检测，数字馈通信号模拟模块根据数字解调模块所提供的幅值信息以及数字鉴相模块提供的相位差输出近似的馈通信号，数字驱动模块向微陀螺仪模块输出正弦驱动信号。

在一优选实施例中，微陀螺仪模块具有半球壳，该半球壳上均匀分布有八个金属电极，依次为第一驱动电极、第一检测电极、第一监测电极、第一平衡电极、第二驱动电极、第二检测电极、第二监测电极和第二平衡电极，其中：在第一驱动电极、第二驱动电极上施加一个与MEMS电容式陀螺仪模块谐振频率同频的正弦电压信号，将MEMS电容式陀螺仪模块激振；MEMS电容式陀螺仪模块被激振后，在第一监测电极、第二监测电极上将产生与驱动信号同频的电荷信号，在第一检测电极、第二检测电极上将产生由与驱动信号同频定幅值的信号和与驱动信号同频、且幅值和MEMS电容式陀螺仪模块输入角速度正相关的信号所叠加的信号，在第一平衡电极、第二平衡电极上将产生由与驱动信号同频定幅值的信号和与驱动信号同频、且幅值和MEMS电容式陀螺仪模块输入角速度正相关的信号所叠加的信号。如图1所示，图中：D为驱动电极，S为检测电极，M为监测电极，B为平衡电极。

微陀螺仪模块的工作分为两个阶段，第一阶段为未施加驱动偏置电压时，施加数字驱动力，监测电极得到的信号仅仅是因接口电路而产生的馈通信号，通过数字解调模块以及数字鉴相模块记录下该馈通信号的幅值以及其与驱动信号的相位差，第二个阶段为施加驱动偏置电压且施加数字驱动即微陀螺仪起振阶段，MEMS电容式陀螺仪模块被激振后，产生的监测信号经过接口电路，通过数字解调模块、数字鉴相模块、数字馈通模拟模块、数字驱动模块后，一部分信号根据第一阶段记录下的幅值以及相位差用作模拟馈通信号，另一部分信号用作输出驱动信号。

如图2所示，为本发明一优选实施例数字解调模块原理图，模块的输入信号分别为减掉数字馈通模拟信号后的监测信号以及数字驱动模块中NCO输出的单位正弦信号，二者相乘经过低通滤波器后得到监测信号幅值。特别地，第一阶段未起振时，数字馈通模拟信号为0则此时监测信号即为馈通信号，经过数字解调模块可以得到数字模拟馈通信号的参考幅值并保存下来供数字馈通模拟模块后续使用。

如图3所示，为本发明一优选实施例数字鉴相模块原理图，模块的输入信号分别为减掉数字馈通模拟信号后的监测信号以及数字驱动模块中NCO输出的单位余弦信号，二者相乘经过低通滤波器后得到监测信号与数字驱动信号的相位差，特别地，第一阶段未起振时，数字馈通模拟信号为0则此时监测信号即为馈通信号，经过数字解调模块可以得到数字模拟馈通信号应和数字驱动信号保持的相位差并保存下来供数字馈通模拟模块后续使用。

数字馈通信号模拟模块模拟出接口电路产生的馈通信号，根据数字解调模块所提供的MEMS电容式陀螺仪模块输出的未起振阶段的监测信号的幅值信息设定参考幅值Aref，并将参考幅值Aref与当前数字驱动信号的幅值Ad与初始驱动信号的幅值Ad0比值k相乘作为输出幅值Ak，根据当前驱动信号的相位以及数字鉴相模块检测到的未起振阶段的监测信号与初始驱动信号的相位差得到输出相位，根据输出幅值和输出相位并利用NCO和乘法器模拟出馈通信号Sfeed。

如图4所示，为本发明一优选实施例数字馈通模拟模块原理图，可以将监测电极处因接口电路所产生的馈通信号使用数字信号模拟出来，在第一阶段即微陀螺仪未起振时通过数字解调模块得到馈通信号参考幅值，通过数字鉴相模块得到馈通信号和数字驱动信号应该保持的相位差，在第二阶段即陀螺仪正常工作状态时，根据数字驱动信号相位及幅值模拟出馈通信号。

数字驱动模块根据数字鉴相模块检测到的监测信号Smon减去模拟馈通信号Sfeed得到的信号Sreal与数字驱动模块中NCO输出的单位余弦信号Sdcos的相位差以及AGC调节得到的幅值Ad，利用NCO输出的单位正弦信号Sdsin经过乘法器和Ad相乘输出驱动信号。

如图5所示，为本发明一优选实施例数字驱动模块的原理图，模块的输入信号分别为减掉数字馈通模拟信号后的监测信号的幅值以及其与驱动信号的相位差，通过AGC、LPF、NCO以及乘法器后，数字驱动模块输出数字驱动信号。特别地，第一阶段即陀螺未起振阶段，数字驱动模块输出单位幅值的正弦信号。

本发明MEMS电容式陀螺仪的数字馈通信号取消系统，能够有效的去除接口电路带来的馈通信号，避免了传统的模拟馈通取消电路引入的高噪声同时也避免了繁琐的设计，另外在需要迁移至其他微陀螺仪时调整起来是十分方便的。

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。