本公开的实施例涉及具有力反馈环路的微机电加速度计。
背景技术：
1、存在不同类型的微机电加速度计，它们的不同在于结构和操作模式。在它们之中，诸如具有力反馈环路的加速度计由于其高线性度是有优势的。
2、通常，具有力反馈环路的加速度计包括可移动质量块、电荷-电压转换器、反馈级、和驱动器级。
3、半导体材料的可移动质量块电容耦合至具有可变感测电容的感测电极和具有可变驱动电容的驱动电极，可变感测电容和可变驱动电容由可移动质量块相对于静止位置的位置确定。电荷-电压转换器耦合至感测电极并且将由加速度引起的可移动质量块的位移转变为电学量(通常是电压)。更准确地说，可以通过向可移动质量块施加读取信号(一般是方波电压)来读取感测电容的瞬时值。读取信号移动电荷包(charge packet)，电荷包取决于感测电容并且因此取决于可移动质量块的位置。电荷-电压转换器接收电荷包并且将它们转换为感测信号(电压)。基于感测信号，当可移动质量块由于加速度而发生位移时，反馈级确定要施加的、以将可移动质量块带回至静止位置的反馈力。驱动器级通过将反馈电压供给至驱动电极来将反馈力施加至可移动质量块。由反馈级运用以将可移动质量块维持在静止位置的控制动作的强度指示作用在相同可移动质量块上的加速度。
4、然而，已知加速度计的结构具有限制，其不允许同时开发市场上非常感兴趣的参数。由于各种原因，一方面是性能，诸如准确性和灵敏度，另一方面是消耗，具有冲突的方面。
5、例如，增加设备的灵敏度的有效方法是增加读取信号的幅值。出于结构原因，由于使用单极读取信号(通常是正电压)通常是更简便并且是优选的，幅值的增加转为施加至可移动质量块的平均电压的增加。另一方面，减少消耗的要求导致完全相反的方向。事实上，由反馈级通过驱动器级施加至可移动质量块的反馈力取决于反馈电压的共模和可移动质量块上的电压的平均值(其与读取信号的平均值一致)之间的差值。因此，减小读取信号的平均值的兴趣与增加相同的值以改进灵敏度的兴趣是冲突的。
6、另一限制由以下因素给出：由于可移动质量块是导电的，驱动器级的噪声从噪声方面影响整体性能。为了克服该缺点，一个解决方案是增加驱动器级的电流。驱动器级的电流是可变的，其带宽比能够施加合适的反馈力的反馈环路带宽更宽，一般由电荷泵电路供给(特别是在大型满量程设备的情况下)。尽管电荷泵电路的静态消耗不是关键的，但是动态消耗非常高并且严重影响设备的整体消耗。
7、影响设备的性能的另一因素是驱动量和施加至可移动质量块的力之间的转化函数是不理想的，而是包含取决于施加至可移动质量块的读取信号的读取频率的伪(spurious)贡献。例如由噪声引起的在读取频率上的不想要的信号实际上被解调并且被带回至基带，叠加在有用的信号上。
技术实现思路
1、本公开的实施例提供允许克服或至少减轻所描述限制的微机电加速度计。
2、微机电加速度计可以被总结为包括：微结构，其中微结构包括具有第一感测端子、第二感测端子、第一驱动端子、和第二驱动端子的支撑体，耦合至支撑体的可移动质量块，可移动质量块被配置为沿着感测轴振荡，并且包括第一感测块和第二感测块，第一感测块和第二感测块形成感测结构和驱动结构，其中第一感测块、第二感测块、和驱动结构彼此电绝缘并且都机械耦合；以及控制单元，其中控制单元包括电荷-电压转换器、控制器和驱动器级，控制单元耦合至微结构，从而形成被配置为将可移动质量块维持在静止位置的力反馈环路。
1.一种微机电加速度计，包括：
2.根据权利要求1所述的加速度计，其中所述控制单元耦合至所述可移动质量块的所述感测端子和所述驱动端子，并且所述控制单元被配置为通过所述感测端子感测所述可移动质量块距所述静止位置的位移，以及通过供给至所述驱动端子的反馈信号对所述可移动质量块施加反馈力。
3.根据权利要求2所述的加速度计，其中所述控制单元包括：
4.根据权利要求1所述的加速度计，其中所述微结构包括固定驱动电极，所述固定驱动电极刚性连接至所述支撑体并且耦合至所述驱动端子，以及其中所述驱动结构以差分方式通过所述驱动电容耦合件电容耦合至所述固定驱动电极。
5.根据权利要求4所述的加速度计，其中所述固定驱动电极由垂直于感测轴线的平坦半导体板定义，其中所述驱动结构具有穿通开口，以及其中所述固定驱动电极被容纳在所述驱动结构的所述穿通开口内、并且电容耦合至所述穿通开口的相应的壁。
6.根据权利要求1所述的加速度计，其中所述微结构包括固定感测电极，所述固定感测电极刚性连接至所述支撑体并且耦合至所述感测端子，以及其中所述感测结构以差分方式通过所述感测电容耦合件电容耦合至所述固定感测电极。
7.根据权利要求6所述的加速度计，其中所述固定感测电极由垂直于感测轴线的平坦半导体板定义，其中所述感测结构具有穿通开口，以及其中所述固定感测电极在所述感测结构的所述穿通开口内、并且电容耦合至界定所述穿通开口并且基本上垂直于所述感测轴线的相应的壁。
8.根据权利要求1所述的加速度计，其中所述感测结构包括第一感测质量块和第二感测质量块，所述第一感测质量块和所述第二感测质量块二者都刚性耦合至所述驱动结构，所述第一感测质量块和所述第二感测质量块二者都与所述驱动结构电绝缘，并且所述第一感测质量块和所述第二感测质量块彼此电绝缘。
9.根据权利要求8所述的加速度计，其中：
10.根据权利要求9所述的加速度计，其中：
11.根据权利要求10所述的加速度计，其中：
12.根据权利要求10所述的加速度计，其中：
13.根据权利要求9所述的加速度计，其中：
14.根据权利要求8所述的加速度计，其中所述第一感测质量块和所述第二感测质量块分别具有第一读取端子和第二读取端子，以及所述控制单元被配置为分别向所述第一读取端子和所述第二读取端子供给第一读取信号和第二读取信号，所述第一读取信号和所述第二读取信号彼此相移180°。
15.根据权利要求8所述的加速度计，其中所述感测结构和所述驱动结构相对于所述可移动质量块的基本上垂直于感测轴线的正中平面镜像对称。
16.根据权利要求1所述的加速度计，其中：
17.根据权利要求1所述的加速度计，其中所述控制单元被配置为将读取信号施加至所述感测结构，并且将直流电压施加至所述驱动结构，所述直流电压独立于所述读取信号的平均值。
18.一种微机电加速度计，包括：
19.根据权利要求18所述的加速度计，其中所述电荷-电压转换器是处于电荷积分器配置的运算放大器、并且耦合至所述微结构、并且被配置为响应于读取信号的切换来接收电荷包，所述电荷-电压转换器被配置为将所接收到的所述电荷包转换为感测信号。
20.一种设备，包括：
21.根据权利要求20所述的加速度计，其中所述控制单元被耦合至所述可移动质量块的所述感测端子和所述驱动端子，并且所述控制单元被配置为通过所述感测端子感测所述可移动质量块距所述静止位置的位移、并且通过供给至所述驱动端子的反馈信号形成到所述可移动质量块的所述力反馈环路。
