本發(fā)明涉及一種用于最小化旋轉(zhuǎn)速率傳感器的、由基準(zhǔn)電壓引起的比例因子誤差的裝置，以及一種用于最小化該比例因子誤差的方法。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今技術(shù)的許多傳感器中使用了控制回路，以控制傳感器的各個(gè)部件并調(diào)節(jié)至特定值。在此，通常需要將數(shù)字控制變量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，借助該模擬信號(hào)能夠直接控制待控制的部件。同樣地，可能需要將表示部件基于模擬控制信號(hào)的反應(yīng)的模擬測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)可以與控制變量相比較。為此，在傳感器中使用了數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和/或模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以及將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用基準(zhǔn)電壓，以采樣和轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)和/或模擬信號(hào)。通常情況下，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和/或模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器作為預(yù)制部件裝入傳感器中。在此產(chǎn)生的問題是，轉(zhuǎn)換器所使用的基準(zhǔn)電壓在時(shí)間上并不恒定，而是可能由于老化而隨時(shí)間呈現(xiàn)較高或較低的值。因此，對(duì)于依賴于數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和/或模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的傳感器的運(yùn)作，固有誤差源在于轉(zhuǎn)換器所使用的基準(zhǔn)電壓的老化。當(dāng)基準(zhǔn)電壓作為比例因子參與由傳感器進(jìn)行的測(cè)量值的計(jì)算時(shí)，傳感器的測(cè)量精度直接受到基準(zhǔn)電壓的老化的消極影響。

因此，期望提供一種裝置，其使由基準(zhǔn)電壓的老化引起的比例因子誤差最小化。還期望提出一種用于最小化這種比例因子誤差的方法。

目前，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器特別用于旋轉(zhuǎn)速率傳感器的領(lǐng)域。圖1示出了旋轉(zhuǎn)速率傳感器100的示意性框圖。該旋轉(zhuǎn)速率傳感器100具有激勵(lì)質(zhì)量110，該激勵(lì)質(zhì)量通過第一彈性元件120與基座相連。彈性元件120設(shè)計(jì)為，使得激勵(lì)質(zhì)量110能夠相對(duì)于基座在第一方向上振動(dòng)，而通過第一彈性元件120的特殊形狀阻止在垂直于第一方向的第二方向上的振動(dòng)。根據(jù)圖1所示的旋轉(zhuǎn)速率傳感器100的實(shí)施例，激勵(lì)質(zhì)量110能夠沿x方向振動(dòng)，而沿y方向的偏移則通過第一彈性元件120的平行于y方向的形狀得以阻止。

典型地，在旋轉(zhuǎn)速率傳感器100中，激勵(lì)質(zhì)量110沿x方向的振動(dòng)通過激振電極130產(chǎn)生。該振動(dòng)通過在激振電極130上施加特殊的、適用于激勵(lì)的電壓波形來激勵(lì)。例如，在激振電極130上施加交流電壓導(dǎo)致了激振電極130和與激勵(lì)質(zhì)量110相連的電極132之間的交替的靜電引力。由此激勵(lì)沿x軸的振動(dòng)。

讀取質(zhì)量140通過第二彈性元件150與激勵(lì)質(zhì)量110相連。該第二彈性元件150設(shè)計(jì)為，使得讀取質(zhì)量140能夠沿著垂直于第一方向的第二方向振動(dòng)，而通過第二彈性元件150的形狀阻止讀取質(zhì)量140沿著第一方向的、相對(duì)于激勵(lì)質(zhì)量110的振動(dòng)。在圖1所示的實(shí)施例中，讀取質(zhì)量140能夠沿y方向，但不能沿x方向偏移。讀取質(zhì)量140的偏移通過施加于讀取電極160的電壓的變化檢測(cè)。讀取電極160上的電壓的變化提供了有關(guān)讀取質(zhì)量140的振動(dòng)的頻率和振幅的信息。

根據(jù)圖1中的框圖構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)速率傳感器100的工作原理在于，使激勵(lì)質(zhì)量110沿x方向進(jìn)行精確限定的振動(dòng)。若旋轉(zhuǎn)速率傳感器100繞垂直于x方向和y方向的方向旋轉(zhuǎn)，則產(chǎn)生科里奧利力，該力使讀取質(zhì)量140關(guān)于激勵(lì)質(zhì)量110沿著y方向偏移。該偏移與旋轉(zhuǎn)速率成正比。因此，通過能夠檢測(cè)讀取質(zhì)量140的振動(dòng)的讀取電極160，能夠推算出繞垂直于x方向和y方向的方向的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速率。

為了能夠測(cè)量旋轉(zhuǎn)速率的盡可能大的范圍，以及為了實(shí)現(xiàn)盡可能大的線性，旋轉(zhuǎn)速率傳感器100通常這樣讀取，即，在讀取電極160上施加電壓，該電壓抵消讀取質(zhì)量140相對(duì)于激勵(lì)質(zhì)量110的振動(dòng)。當(dāng)?shù)窒妷旱拇笮≌{(diào)節(jié)為，即使發(fā)生旋轉(zhuǎn)，讀取質(zhì)量140也不發(fā)生振動(dòng)時(shí)，就能夠通過施加的電壓確定旋轉(zhuǎn)速率。在用于讀取的時(shí)分復(fù)用中，力補(bǔ)償電壓的施加能夠通過同一讀取電極160或通過另外的(多個(gè))讀取電極160實(shí)現(xiàn)。

因此，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)速率傳感器100中，由控制回路控制兩種振動(dòng)。其一是通過激勵(lì)電極130將激勵(lì)質(zhì)量110沿x方向的振動(dòng)調(diào)節(jié)至預(yù)定值。另一是通過讀取電極160抑制讀取質(zhì)量140的振動(dòng)，即調(diào)節(jié)至振幅大小為零。

為此通常使用兩個(gè)控制回路，其分別具有數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。每個(gè)轉(zhuǎn)換器都由一個(gè)基準(zhǔn)電壓驅(qū)動(dòng)?；鶞?zhǔn)電壓的值包含在比例因子中，該比例因子表示必然施加于讀取電極的電壓和旋轉(zhuǎn)速率之間的關(guān)系。因此，基于老化的基準(zhǔn)電壓的變化直接影響比例因子，并由此影響旋轉(zhuǎn)速率傳感器的測(cè)量精度。在最壞的情況下，即，當(dāng)基準(zhǔn)電壓的老化使得取決于老化的誤差累積時(shí)，由基準(zhǔn)電壓的變化引起的誤差就可能高達(dá)四次冪關(guān)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置，在其中能夠最小化比例因子誤差，該比例因子誤差基于例如由于老化而引起的基準(zhǔn)電壓的變化。

該任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)方案來解決。擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求的技術(shù)方案給出。

用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置具有第一控制回路和第二控制回路。第一控制回路具有用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向的振動(dòng)的第一控制單元。此外，第一控制回路具有第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，用以將由第一控制單元輸出的第一數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一模擬信號(hào)，借助該第一模擬信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向的振動(dòng)。此外，第一控制回路具有第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以將描述旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向的振動(dòng)的第一模擬測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成向第一控制單元傳輸?shù)牡谝粩?shù)字讀取信號(hào)。第二控制回路具有第二控制單元，用以控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿不同于第一方向的第二方向的振動(dòng)。此外，第二控制回路具有第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，用以將由第二控制單元輸出的第二數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)，借助該第二模擬信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第二方向的振動(dòng)。在此，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換中各借助一個(gè)基準(zhǔn)電壓工作。此外，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓中的至少兩個(gè)相互依賴。

此外，上述任務(wù)通過用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的方法來解決。本方法在第一控制回路中具有以下步驟：通過第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器將由第一控制單元輸出的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向的振動(dòng)的第一數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一模擬信號(hào)，借助該第一模擬信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向的振動(dòng)，以及通過第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將描述旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向的振動(dòng)的第一模擬測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成向第一控制單元傳輸?shù)牡谝粩?shù)字讀取信號(hào)。本方法在第二控制回路中具有以下步驟：通過第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器將由第二控制單元輸出的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿不同于第一方向的第二方向的振動(dòng)的第二數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)，借助該第二模擬信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第二方向的振動(dòng)。在此，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換中各借助一個(gè)基準(zhǔn)電壓工作。此外，本方法還具有以下步驟：將第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓中的至少兩個(gè)設(shè)置為相互依賴。

通過控制裝置的這種構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了，在第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和/或第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓例如由于老化而發(fā)生變化時(shí)，通過基于基準(zhǔn)電壓中的至少兩個(gè)的相互依賴性的補(bǔ)償，在比例因子中消除該變化的不利影響。由此，比例因子例如對(duì)于基準(zhǔn)電壓的老化的依賴性變得較低，并能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)速率傳感器的更高的精度和可靠性。

比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓例如由于老化而發(fā)生的變化的依賴性能夠由此從四次冪降至二次冪關(guān)系。也可以完全避免比例因子對(duì)于老化效應(yīng)的依賴性。

也可以分別使用多于一個(gè)第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器或第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，例如兩個(gè)第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器或兩個(gè)第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓則分別相互依賴。

在一個(gè)擴(kuò)展方案中，第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓可以直接正比于第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓。

由此確保了，在第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓例如由于老化而發(fā)生變化時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓在與第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓相同的方向上變化。即，當(dāng)?shù)谝荒M-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓隨時(shí)間變大時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓也隨時(shí)間變大。反過來，當(dāng)?shù)谝荒M-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓變小時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓也隨時(shí)間變小。在此，基準(zhǔn)電壓的變化率可以在比例上是恒定的。這導(dǎo)致了在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的比例因子內(nèi)部的變化效應(yīng)的補(bǔ)償，并由此導(dǎo)致了傳感器的更高的可靠性和精度。比例因子由此可以只以二次冪關(guān)系依賴于基準(zhǔn)電壓的老化效應(yīng)。

在一個(gè)擴(kuò)展方案中，第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓可以直接正比于第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓。

由此確保了，在第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓例如由于老化而發(fā)生變化時(shí)，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓在與第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓相同的方向上變化。即，當(dāng)?shù)谝荒M-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓隨時(shí)間變大時(shí)，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓也隨時(shí)間變大。反過來，當(dāng)?shù)谝荒M-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓變小時(shí)，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓也隨時(shí)間變小。在此，基準(zhǔn)電壓的增大和/或減小的比率可以通過一個(gè)時(shí)間上的常量耦合，即基準(zhǔn)電壓的變化率可以在比例上是恒定的。這導(dǎo)致了在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的比例因子內(nèi)部的變化效應(yīng)的補(bǔ)償，并由此導(dǎo)致了傳感器的更高的可靠性和精度。比例因子由此可以只以二次冪關(guān)系依賴于基準(zhǔn)電壓的變化效應(yīng)或老化效應(yīng)。

在一個(gè)擴(kuò)展方案中，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓可以直接正比于第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓，并且第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓可以同時(shí)直接正比于第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓的三次冪。

由此確保了，在第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓例如由于老化而發(fā)生變化時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓在與第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓相同的方向上變化。即，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓隨時(shí)間變大時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓也隨時(shí)間變大。反過來，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓變小時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓也隨時(shí)間變小。在此，基準(zhǔn)電壓的增大和/或減小的比率可以通過一個(gè)時(shí)間上的常量耦合。

同時(shí)確保了，在第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓例如由于老化而發(fā)生變化時(shí)，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓在相同的方向上變化，并且以第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓的三次冪關(guān)系變化。即，當(dāng)?shù)谝荒M-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓變化了絕對(duì)值Δ時(shí)，在Δ小的情況下，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓正比于3Δ變化。

這導(dǎo)致了在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的比例因子內(nèi)部的變化效應(yīng)或老化效應(yīng)的補(bǔ)償，并由此導(dǎo)致了傳感器的更高的可靠性和精度。比例因子由此可以只以二次冪關(guān)系依賴于基準(zhǔn)電壓的變化效應(yīng)或老化效應(yīng)。比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓的變化效應(yīng)或老化效應(yīng)的依賴性也可以由此完全消除。

在一個(gè)擴(kuò)展方案中，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓與第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓成反比，或在老化時(shí)反向于第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓變化。

由此確保了，在第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓例如由于老化而發(fā)生變化時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓在與第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓相反的方向上變化。即，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓隨時(shí)間變大時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓隨時(shí)間變小。反過來，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓變小時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓隨時(shí)間變大。在此，基準(zhǔn)電壓的增大和減小的比率可以通過一個(gè)時(shí)間上的常量耦合，即基準(zhǔn)電壓的變化率可以在比例上是恒定的。這導(dǎo)致了在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的比例因子內(nèi)部的變化效應(yīng)或老化效應(yīng)的補(bǔ)償，并由此導(dǎo)致了傳感器的更高的可靠性和精度。比例因子由此可以只以二次冪關(guān)系依賴于基準(zhǔn)電壓的變化效應(yīng)或老化效應(yīng)。

在一個(gè)擴(kuò)展方案中，控制裝置的第二控制回路具有第二模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以將描述旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第二方向的振動(dòng)的第二模擬測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成向第二控制單元傳輸?shù)牡诙?shù)字讀取信號(hào)。由此確保了，讀取電極能夠通過第二模擬測(cè)量信號(hào)的轉(zhuǎn)換和反饋，由第二控制回路準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)至期望的振幅。由此實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)速率傳感器的完整運(yùn)作，同時(shí)，基準(zhǔn)電壓基于老化的變化效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響得以降低。

在一個(gè)擴(kuò)展方案中，旋轉(zhuǎn)速率傳感器繞垂直于第一方向和第二方向的直立法線的旋轉(zhuǎn)可以觸發(fā)旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第二方向的振動(dòng)。由此確保了，旋轉(zhuǎn)速率傳感器適用于通過科里奧利力測(cè)量旋轉(zhuǎn)速率，旋轉(zhuǎn)速率傳感器借助科里奧利力的測(cè)量的運(yùn)作因此成為可能，其中基準(zhǔn)電壓的變化效應(yīng)或老化效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響得以最小化。

在一個(gè)擴(kuò)展方案中，旋轉(zhuǎn)速率傳感器為微機(jī)電(MEMS)陀螺儀。因此，上述效果也可以用于微機(jī)電陀螺儀的運(yùn)作。

附圖說明

下面參考附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式、其作用原理、以及其優(yōu)點(diǎn)。只要不相互排斥，實(shí)施方式的元件能夠相互組合。附圖如下：

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)速率傳感器的示意性框圖；

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置的示意性框圖；

圖3示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置的示意性框圖；

圖4示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置的示意性框圖；

圖5示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置；

圖6示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置的示意性框圖；

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的方法的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

在附圖中，彼此對(duì)應(yīng)的部件或部件組以相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。

圖2示出了用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置200的示意性框圖。旋轉(zhuǎn)速率傳感器可以涉及參考圖1所述的傳感器。旋轉(zhuǎn)速率傳感器可以是例如微機(jī)電傳感器(MEMS)。

控制裝置200具有第一控制回路202和第二控制回路204。第一控制回路202具有用于控制激勵(lì)單元230的第一控制單元210。第一控制單元210可以例如通過激勵(lì)單元230控制MEMS或根據(jù)圖1的旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向，例如沿圖1中的x方向的振動(dòng)。此外，激勵(lì)單元230可以如圖1所示，具有一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極130和電極132。

此外，第一控制單元210輸出第一數(shù)字控制信號(hào)215，該第一數(shù)字控制信號(hào)由第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240轉(zhuǎn)換成第一模擬信號(hào)245。該第一模擬信號(hào)245被傳送至激勵(lì)單元230，并用于調(diào)節(jié)由激勵(lì)單元230激勵(lì)的振動(dòng)的頻率和/或振幅。當(dāng)對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電極130在時(shí)分復(fù)用中也作為讀取電極運(yùn)作時(shí)，激勵(lì)單元230輸出描述旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第一方向的振動(dòng)的第一模擬測(cè)量信號(hào)235。該信號(hào)也可能通過另外的、包含在激勵(lì)單元230中的電極對(duì)獲得。第一模擬測(cè)量信號(hào)235在第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250中轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字讀取信號(hào)255，將該第一數(shù)字讀取信號(hào)與控制信號(hào)211相比較并傳輸至第一控制單元210。

第二控制回路204具有第二控制單元220，用以控制讀取單元260，并由此控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿不同于第一方向的第二方向的振動(dòng)。例如，讀取單元260可以具有根據(jù)圖1的讀取電極160，該讀取電極檢測(cè)讀取質(zhì)量沿第二方向的振動(dòng)，該第二方向例如可以是圖1所示的y方向。當(dāng)由第一控制回路202控制的振動(dòng)的振幅不等于0時(shí)，由讀取單元260檢測(cè)的振動(dòng)由旋轉(zhuǎn)速率傳感器的旋轉(zhuǎn)觸發(fā)。這在圖2中示意性地通過科里奧利信號(hào)231示出。

在第一迭代中，科里奧利信號(hào)231由讀取單元260測(cè)量，并作為第二模擬測(cè)量信號(hào)265傳遞至第二模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器280，在此轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字讀取信號(hào)285。第二數(shù)字讀取信號(hào)285傳輸至第二控制單元220，該第二控制單元輸出第二數(shù)字控制信號(hào)225，以便通過可以包含在讀取單元260中的電極將旋轉(zhuǎn)速率傳感器沿第二方向的振動(dòng)調(diào)節(jié)至0。第二數(shù)字控制信號(hào)225也輸出到外部，并描述旋轉(zhuǎn)速率傳感器的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度。

為了能夠有效地控制讀取單元260，第二數(shù)字控制信號(hào)225在第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270中轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)275，該第二模擬信號(hào)傳輸至讀取單元260。通過科里奧利信號(hào)231和第二模擬信號(hào)275的疊加，能夠?qū)⑿D(zhuǎn)速率傳感器沿第二方向的振動(dòng)的振幅調(diào)節(jié)到0。

第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240由基準(zhǔn)電壓U_RefD1241驅(qū)動(dòng)。第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250由基準(zhǔn)電壓U_RefA1251驅(qū)動(dòng)，且第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270由基準(zhǔn)電壓U_RefD2271驅(qū)動(dòng)?；鶞?zhǔn)電壓U_RefD1241、U_RefA1251和U_RefD2271包含在比例因子中，該比例因子將讀取的第二數(shù)字控制信號(hào)225與旋轉(zhuǎn)速率傳感器上的旋轉(zhuǎn)速率相關(guān)聯(lián)。此外，第二模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器280可以由基準(zhǔn)電壓U_RefA2281驅(qū)動(dòng)。

在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器/數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器中使用基準(zhǔn)電壓，以便通過與該基準(zhǔn)電壓的比較來采樣輸入信號(hào)，并由此確定該信號(hào)的大小。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，基準(zhǔn)電壓U_RefD1241、U_RefA1251和U_RefD2271中的至少兩個(gè)相互依賴。由此確保了，基準(zhǔn)電壓U_RefD1241、U_RefA1251和U_RefD2271的老化效應(yīng)在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的比例因子中相互補(bǔ)償，并由此使由老化效應(yīng)引起的比例因子誤差最小化。因此，通過使用控制裝置200，提高了由控制裝置200運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)速率傳感器的精度和可靠性。

圖3示出了用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置300的示意性框圖?？刂蒲b置300的構(gòu)造基本上對(duì)應(yīng)圖2所示的控制裝置200的構(gòu)造。因此，關(guān)于控制裝置300的確切構(gòu)造參考圖2所示的控制裝置200的說明。此外，應(yīng)指出的是，在圖3及下文繼續(xù)說明的圖4、圖5和圖6中未示出第二模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器280的基準(zhǔn)電壓U_RefA2281，因?yàn)槠鋵?duì)于根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的實(shí)施方式的進(jìn)一步討論是不必要的。

控制裝置300與控制裝置200的不同之處在于，第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250和第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270的基準(zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD2彼此成直接正比關(guān)系。這在圖3中通過共同的電壓源352示出，第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250和第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270的基準(zhǔn)電壓源自該電壓源。

由此確保了，在第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250的基準(zhǔn)電壓U_RefA1變化時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270的基準(zhǔn)電壓U_RefD2同步于基準(zhǔn)電壓U_RefA1變化。這可以例如通過圖3所示的共同的電壓源352來實(shí)現(xiàn)，基準(zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD2源自該電壓源?；鶞?zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD2在此可以直接對(duì)應(yīng)共同電壓源352的電壓，也可以通過共同電壓源352的電壓縮放生成。則基準(zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD2的比就是一個(gè)時(shí)間上的常量。

替代地，也可以例如在制造者處，通過測(cè)量預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的基準(zhǔn)電壓來確定，應(yīng)當(dāng)不加修改就可用于控制裝置300的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器部件或模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器部件的基準(zhǔn)電壓是否隨時(shí)間增大或減小。那些基準(zhǔn)電壓同步變化的部件就可以用作第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250和第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270。其優(yōu)點(diǎn)在于，不必改變現(xiàn)有的電路，而只需選擇老化特性同步的部件。

通過圖3所示的控制裝置300使得比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓的老化的依賴性降低到二次冪關(guān)系。

圖4示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置400?？刂蒲b置400具有與圖2中的控制裝置200基本上相同的構(gòu)造。因此，不作控制裝置400的構(gòu)造的詳細(xì)說明，而參考控制裝置200的說明。

控制裝置400與控制裝置200的不同之處在于，第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250的基準(zhǔn)電壓U_RefA1直接正比于第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1。這在圖4中通過共同的電壓源452示出，第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250和第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD1源自該電壓源。

由此確保了，在第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250的基準(zhǔn)電壓U_RefA1變化時(shí)，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1同步于基準(zhǔn)電壓U_RefA1變化。這可以例如通過圖4所示的共同的電壓源452來實(shí)現(xiàn)，基準(zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD1源自該電壓源?；鶞?zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD1在此可以直接對(duì)應(yīng)共同電壓源452的電壓，也可以通過共同電壓源452的電壓縮放生成。則基準(zhǔn)電壓U_RefA1和U_RefD1的比就是一個(gè)時(shí)間上的常量。

替代地，也可以例如在制造者處，通過測(cè)量預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的基準(zhǔn)電壓來確定，應(yīng)當(dāng)不加修改就可用于控制裝置400的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器部件或模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器部件的基準(zhǔn)電壓是否隨時(shí)間增大或減小。那些基準(zhǔn)電壓同步變化的部件就可以用作第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250和第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240。其優(yōu)點(diǎn)在于，不必改變現(xiàn)有的電路，而只需選擇老化特性同步的部件。

通過圖4所示的控制裝置400使得比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓的老化的依賴性降低到二次冪關(guān)系。

圖5示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置500的示意性框圖?？刂蒲b置500的構(gòu)造基本上對(duì)應(yīng)圖2所示的控制裝置200的構(gòu)造。因此，在此不作控制裝置500的詳細(xì)說明，而參考控制裝置200的說明。

控制裝置500與控制裝置200的不同之處在于，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1與第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270的基準(zhǔn)電壓U_RefD2成反比(即倒數(shù))。這在圖5中通過互易電路542示出。

由此確保了，在第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1變化時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270的基準(zhǔn)電壓U_RefD2反向于基準(zhǔn)電壓U_RefD1變化。這可以例如通過圖5所示的互易電路542來實(shí)現(xiàn)，該互易電路或是輸出第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1的倒數(shù)(即反轉(zhuǎn)基準(zhǔn)電壓U_RefD1)并將其作為基準(zhǔn)電壓U_RefD2傳輸?shù)降诙?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270，或是輸出第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270的基準(zhǔn)電壓U_RefD2的倒數(shù)并將其作為基準(zhǔn)電壓U_RefD1傳輸?shù)降谝粩?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240。此外，基準(zhǔn)電壓U_RefD1和U_RefD2可以在反轉(zhuǎn)之前和/或之后被縮放。則基準(zhǔn)電壓U_RefD1和U_RefD2的積就是一個(gè)時(shí)間上的常量。

替代地，也可以例如在制造者處，通過測(cè)量預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的基準(zhǔn)電壓來確定，應(yīng)當(dāng)不加修改就可用于控制裝置500的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器部件的基準(zhǔn)電壓是否隨時(shí)間增大或減小。那些基準(zhǔn)電壓反向變化的部件就可以用作第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240和第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270。其優(yōu)點(diǎn)在于，不必改變現(xiàn)有的電路，而只需選擇老化特性相反的部件。

通過圖5所示的控制裝置500使得比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓的老化的依賴性降低到二次冪關(guān)系。

圖6示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的控制裝置600的示意性框圖。控制裝置600的構(gòu)造基本上對(duì)應(yīng)控制裝置200的構(gòu)造。因此，在此不作控制裝置600的詳細(xì)說明，而參考控制裝置200的說明。

控制裝置600與控制裝置200的不同之處在于，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1直接正比于第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓U_RefD2，且第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250的基準(zhǔn)電壓U_RefA1直接正比于第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1的三次冪。這在圖6中通過共同的電壓源652和指數(shù)電路657示出。

由此一方面確保了，在第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1變化時(shí)，第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270的基準(zhǔn)電壓U_RefD2同步于基準(zhǔn)電壓U_RefD1變化。這可以例如通過圖6所示的共同的電壓源652來實(shí)現(xiàn)，基準(zhǔn)電壓U_RefD1和U_RefD2源自該電壓源?；鶞?zhǔn)電壓U_RefD1和U_RefD2在此可以直接對(duì)應(yīng)共同電壓源652的電壓，也可以通過共同電壓源652的電壓縮放生成。則基準(zhǔn)電壓U_RefD1和U_RefD2的比就是一個(gè)時(shí)間上的常量。

替代地，也可以例如在制造者處，通過測(cè)量預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的基準(zhǔn)電壓來確定，應(yīng)當(dāng)不加修改就可用于控制裝置600的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器部件的基準(zhǔn)電壓是否隨時(shí)間增大或減小。那些基準(zhǔn)電壓同步變化的部件就可以用作第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240和第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器270。其優(yōu)點(diǎn)在于，不必改變現(xiàn)有的電路，而只需選擇老化特性同步的部件。

同時(shí)確保了，在第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器250的基準(zhǔn)電壓U_RefA1變化了絕對(duì)值Δ時(shí)，在Δ小的情況下，第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器240的基準(zhǔn)電壓U_RefD1變化的絕對(duì)值與3Δ成正比。當(dāng)U_RefD1和U_RefD2的比在時(shí)間上恒定時(shí)，這可以通過將指數(shù)電路657的輸入端與共同電壓源652相連來實(shí)現(xiàn)。替代地，將指數(shù)電路657的輸入端與基準(zhǔn)電壓U_RefD1、U_RefD2之一相連，這兩個(gè)基準(zhǔn)電壓，正如基于測(cè)量所確定的，相互同步變化。

通過圖6所示的控制裝置600使得比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓的老化的依賴性降低到二次冪關(guān)系或者完全消除。

根據(jù)其他未示出的實(shí)施方式，只要所示的實(shí)施方式不相互排斥，圖2至圖6所示的控制裝置可以相互組合，以進(jìn)一步抑制比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓的老化的依賴性。

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式、用于控制旋轉(zhuǎn)速率傳感器的方法的示意性流程圖。

在S700中，在第一控制回路中，通過第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器借助基準(zhǔn)電壓將第一數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一模擬信號(hào)。

在S710中，在第一控制回路中，通過第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器借助基準(zhǔn)電壓將第一模擬測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字讀取信號(hào)。

在S720中，在第二控制回路中，通過第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器借助基準(zhǔn)電壓將第二數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)。

在S730中，將第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓中的至少兩個(gè)設(shè)置為相互依賴。

由此確保了，包含在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的比例因子中的基準(zhǔn)電壓的老化效應(yīng)相互補(bǔ)償，而使得比例因子誤差最小化。由此使旋轉(zhuǎn)速率傳感器更為精確和可靠。

根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方式，根據(jù)關(guān)于圖3至圖6所討論的控制裝置的實(shí)施方式中的任一個(gè)的第一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此能夠使比例因子對(duì)于基準(zhǔn)電壓的老化的依賴性降低到二次冪依賴關(guān)系或完全消除。