一种全差分李萨如调频MEMS陀螺仪

本发明属于微机电，具体涉及一种全差分李萨如调频mems陀螺仪。

背景技术：

1、陀螺仪是一种检测外部输入角速率或角度的惯性传感器，mems陀螺仪具有尺寸小、功耗低、成本低等特点，在图像稳定、室内导航、可穿戴电子产品的姿态检测等方面得到了广泛的应用。

2、其中，调频(frequency modulation，fm)mems陀螺仪可直接测量陀螺传感单元输出的频率调制信号，相比于陀螺传感单元输出的幅值调制信号，频率调制信号更不易受到干扰；并且调频mems陀螺仪比调幅mems陀螺仪有更短、更直接的信号处理链路，所以调频mems陀螺仪有着非常优秀的标度因子稳定性与零偏稳定性。其中，李萨如调频mems陀螺仪引入频率调制信号斩波操作，可消除本征绝对谐振频率漂移对角速率读出的影响，有效提高调频mems陀螺仪的精度。

3、然而，现有的李萨如调频mems陀螺仪因非均匀自采样特性以及本征的同时调幅调频效应，在读取外部角速率信号时，不可避免引入干扰信号，恶化系统的可用带宽与无杂散动态范围，从而无法获取到真实的外部角速率信息。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种全差分李萨如调频mems陀螺仪。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种全差分李萨如调频mems陀螺仪，包括：陀螺传感单元、差分接口单元；所述陀螺传感单元的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，分别与所述差分接口单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接，所述陀螺传感单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，分别与所述差分接口单元的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端连接；所述陀螺传感单元，用于响应于控制信号产生谐振状态，并在所述谐振状态下获取角速率信号，对所述角速率信号进行差分处理，获得第一信号和第二信号，以及将所述第一信号和所述第二信号发送给所述差分接口单元；所述差分接口单元，用于向所述陀螺传感单元提供所述控制信号，并对接收的所述第一信号和所述第二信号进行差频谐波滤除处理和同步解调处理，滤除所述第一信号和所述第二信号存在的干扰信号，获得无干扰的角速率信号。

3、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提出一种全差分李萨如调频mems陀螺仪，首先通过处于谐振状态的陀螺传感单元获取外部角速率信号，得到第一信号和第二信号；再使用差分接口单元对第一信号和第二信号进行差频谐波滤除处理，消除信号采集过程中不可避免引入的干扰信号，再对差频谐波滤除处理完的第一信号和第二信号进行同步解调，即可获得无干扰的角速率信号。基于本发明提供的陀螺仪，可以消除干扰信号对检测精度的影响，扩宽李萨如调频mems陀螺仪的可用带宽与无杂散动态范围，极大提高李萨如调频mems陀螺仪的检测精度。

1.一种全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，包括：陀螺传感单元、差分接口单元；

2.根据权利要求1所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述差分接口单元包括：谐振维持模块和解调处理模块；其中，

3.根据权利要求2所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述解调处理模块包括：频率读出模块和差分频率解调模块；其中，

4.根据权利要求3所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述差分频率解调模块包括：差频谐波滤除模块、标度因子稳定模块、参考信号生成模块和解调输出模块；其中，

5.根据权利要求3所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述陀螺传感单元包括：同相传感单元和反相传感单元；所述谐振维持模块包括：谐振通道x1、谐振通道x2、谐振通道y1和谐振通道y2和反相运动控制器；其中，

6.根据权利要求5所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，每个谐振通道包括：一个c/v转换电路和一个幅值/频率控制模块；其中，所述c/v转换电路与所述幅值/频率控制模块串联，所述c/v转换电路的输入端作为所述谐振通道的第一输入端，所述幅值/频率控制模块的输入端作为所述谐振通道的第二输入端，所述幅值/频率控制模块的输出端作为所述谐振通道的第一输出端，所述c/v转换电路的输出端作为所述谐振通道的第二输出端。

7.根据权利要求6所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述频率读出模块包括：多个频率/数字转换器；所述多个频率/数字转换器并联，并且，所述每个谐振通道中的c/v转换电路的一个输出端与一个频率/数字转换器的一个输入端连接，所述一个频率/数字转换器的一个输出端与所述差分频率解调模块的一个输入端连接。

8.根据权利要求4所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述差频谐波滤除模块包括：第一加法器和第二加法器；所述标度因子稳定模块包括：第三加法器和第一低通滤波器；所述解调输出模块包括：第一乘法器和第二低通滤波器；以及，所述参考信号生成模块包括：第二乘法器和第三低通滤波器；其中，

9.根据权利要求5所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述第一信号是通过对所述同相传感单元对应的谐振频率信号和所述角速率信号进行相加处理获得的，所述第二信号是通过对所述反相传感单元对应的谐振频率信号和所述角速率信号进行相减处理获得的。

10.根据权利要求1所述的全差分李萨如调频mems陀螺仪，其特征在于，所述干扰信号是差频谐波信号。