本發(fā)明涉及加速度測量，尤其涉及一種加速度計(jì)電路。

背景技術(shù)：

1、加速度計(jì)是一種用于測量加速度的傳感器，是構(gòu)成慣性系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心器件之一，其精度水平直接影響慣導(dǎo)和制導(dǎo)的精度。

2、目前，電容式硅微加速度計(jì)是最常用的加速度檢測器件，電容式硅微加速度計(jì)中的碼表正弦波載波調(diào)制的電路主要包括載波調(diào)制電路和檢測電路兩大部分，其中，載波調(diào)制電路部分是由單片機(jī)中的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器（digital-to-analog?converter，dac）產(chǎn)生一路正弦波信號，分別經(jīng)過同相放大和反相放大模塊后得到兩路互補(bǔ)正弦波調(diào)制信號，分別施加在硅微加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)極板上，即完成了電容信號的調(diào)制，檢測電路的電容檢測電路將電容變化信號轉(zhuǎn)為電壓模擬信號，經(jīng)過檢測電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號傳回mcu中進(jìn)行解調(diào)、濾波等處理，從而實(shí)現(xiàn)加速度的測量。但是，dac產(chǎn)生的正弦信號在實(shí)際輸出時(shí)會(huì)在正弦曲線上出現(xiàn)不連續(xù)的齒狀失真，導(dǎo)致正弦波不真實(shí)，從而影響加速度的測量結(jié)果，導(dǎo)致加速度精度不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種加速度計(jì)電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于正弦波出現(xiàn)不連續(xù)的齒狀失真導(dǎo)致對加速度的測量不準(zhǔn)確的缺陷，實(shí)現(xiàn)加速度測量結(jié)果的高準(zhǔn)確性和高精度。

2、本發(fā)明提供一種加速度計(jì)電路，包括主控芯片、表芯結(jié)構(gòu)和運(yùn)放電路，其中：

3、主控芯片與表芯結(jié)構(gòu)連接，表芯結(jié)構(gòu)與運(yùn)放電路連接，運(yùn)放電路與主控芯片連接；

4、主控芯片，用于生成互補(bǔ)的兩路脈寬調(diào)制方波信號，向表芯結(jié)構(gòu)發(fā)送兩路脈寬調(diào)制方波信號；

5、表芯結(jié)構(gòu)，用于接收兩路脈寬調(diào)制方波信號，并基于兩路脈寬調(diào)制方波信號，分別對目標(biāo)加速度產(chǎn)生的第一電容變化信號進(jìn)行調(diào)制，得到目標(biāo)加速度產(chǎn)生的電荷量；

6、運(yùn)放電路，用于基于電荷量，確定目標(biāo)加速度對應(yīng)的目標(biāo)電壓信號；

7、主控芯片，還用于對目標(biāo)電壓信號進(jìn)行解析處理，得到目標(biāo)加速度。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，主控芯片包括：定時(shí)器，其中：定時(shí)器與表芯結(jié)構(gòu)連接；定時(shí)器，用于分別對互補(bǔ)的兩路初始脈寬調(diào)制方波信號進(jìn)行設(shè)置，得到兩路脈寬調(diào)制方波信號。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，表芯結(jié)構(gòu)包括：第一電容極板、第二電容極板和中間電容極板，其中：主控芯片分別連接第一電容極板和第二電容極板，中間電容極板位于第一電容極板和第二電容極板之間；中間電容極板與運(yùn)放電路連接；第一電容極板，用于接收兩路脈寬調(diào)制方波信號中第一脈寬調(diào)制方波信號，基于第一脈寬調(diào)制方波信號，對第一電容變化信號進(jìn)行調(diào)制，得到第一電壓信號；第二電容極板，用于接收兩路脈寬調(diào)制方波信號中第二脈寬調(diào)制方波信號，基于第二脈寬調(diào)制方波信號，對第一電容變化信號進(jìn)行調(diào)制，得到第二電壓信號；中間電容極板，用于基于第一電壓信號、第二電壓信號和第一電容變化信號，確定電荷量。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，所述運(yùn)放電路包括：電容檢測電路和濾波電路，其中：所述電容檢測電路的第一端與所述表芯結(jié)構(gòu)連接檢測電路的第二端與所述濾波電路的第一端連接，所述濾波電路的第二端與所述主控芯片連接；所述電容檢測電路，用于基于所述電荷量，確定初始電壓信號；所述濾波電路，用于對所述初始電壓信號進(jìn)行濾波，得到所述目標(biāo)電壓信號。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，所述電容檢測電路包括：第一電阻，第一電容、第一電源、第二電源和第一運(yùn)算放大器，其中：所述第一運(yùn)算放大器的第一端分別連接所述表芯結(jié)構(gòu)、所述第一電阻的第一端和所述第一電容的第一端，所述第一運(yùn)算放大器的第二端連接所述第一電源，所述第一運(yùn)算放大器的第三端分別連接所述第一電阻的第二端、所述第一電容的第二端和所述濾波電路，所述第一運(yùn)算放大器的第四端接地，所述第一運(yùn)算放大器的第五端連接所述第二電源。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，濾波電路包括：第二電容、第二電阻、第三電阻、第三電源、第四電源和第二運(yùn)算放大器，其中：電容檢測電路連接第二電容的第一端，第二電容的第二端連接第二電阻的第一端，第二電阻的第二端分別連接第三電阻的第一端和第二運(yùn)算放大器的第一端，第三電阻的第二端分別連接第二運(yùn)算放大器的第二端和主控芯片，第二運(yùn)算放大器的第三端連接第三電源，第二運(yùn)算放大器的第四端連接第四電源，第二運(yùn)算放大器的第五端接地。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，主控芯片還包括：模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器與運(yùn)放電路的第二端連接；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于對目標(biāo)電壓信號進(jìn)行解包，得到待解調(diào)電壓信號；待解調(diào)電壓信號用于主控芯片確定目標(biāo)加速度。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，主控芯片還包括，數(shù)字控制振蕩器，數(shù)字控制振蕩器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接；數(shù)字控制振蕩器，用于生成互補(bǔ)的兩路正弦解調(diào)信號，基于兩路正弦解調(diào)信號，分別對待解調(diào)電壓信號進(jìn)行解調(diào)，得到兩個(gè)解調(diào)后的數(shù)字信號；兩個(gè)解調(diào)后的數(shù)字信號用于主控芯片確定目標(biāo)加速度。

15、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，主控芯片還包括：陷波器，其中：陷波器，用于對兩個(gè)解調(diào)后的數(shù)字信號進(jìn)行直流信號提取，得到第一直流信號和第二直流信號；第一直流信號和第二直流信號用于主控芯片確定目標(biāo)加速度。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種加速度計(jì)電路，主控芯片還用于：基于第一直流信號和第二直流信號，確定第一加速度；基于預(yù)設(shè)標(biāo)定系數(shù)和第一加速度，確定目標(biāo)加速度。

17、本發(fā)明提供的加速度計(jì)電路，通過利用主控芯片生成互補(bǔ)的兩路脈寬調(diào)制方波信號傳輸給表芯結(jié)構(gòu)，對表芯結(jié)構(gòu)中目標(biāo)加速度產(chǎn)生的第一電容變化信號進(jìn)行調(diào)制，得到目標(biāo)加速度產(chǎn)生的電荷量，再利用運(yùn)放電路將電荷量轉(zhuǎn)換為目標(biāo)電壓信號，接著利用主控芯片對目標(biāo)電壓信號進(jìn)行解析處理，得到目標(biāo)加速度。如此，利用兩路脈寬調(diào)制方波信號代替正弦信號，避免碼表中出現(xiàn)鋸齒情況，影響加速度的測量結(jié)果，從而提高了加速度測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。

技術(shù)特征：

1.一種加速度計(jì)電路，其特征在于，包括：主控芯片、表芯結(jié)構(gòu)和運(yùn)放電路，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述主控芯片包括：定時(shí)器，其中：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述加速度計(jì)電路，其特征在于，所述表芯結(jié)構(gòu)包括：第一電容極板、第二電容極板和中間電容極板，其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述運(yùn)放電路包括：電容檢測電路和濾波電路，其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述電容檢測電路包括：第一電阻，第一電容、第一電源、第二電源和第一運(yùn)算放大器，其中：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述濾波電路包括：第二電容、第二電阻、第三電阻、第三電源、第四電源和第二運(yùn)算放大器，其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述主控芯片還包括：模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述主控芯片還包括，數(shù)字控制振蕩器，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述主控芯片還包括：陷波器，其中：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加速度計(jì)電路，其特征在于，所述主控芯片還用于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種加速度計(jì)電路，該加速度計(jì)電路包括：主控芯片、表芯結(jié)構(gòu)和運(yùn)放電路，其中：主控芯片與表芯結(jié)構(gòu)連接，表芯結(jié)構(gòu)與運(yùn)放電路連接；運(yùn)放電路與主控芯片連接；主控芯片，用于生成互補(bǔ)的兩路脈寬調(diào)制方波信號，向表芯結(jié)構(gòu)發(fā)送兩路脈寬調(diào)制方波信號；表芯結(jié)構(gòu)，用于接收兩路脈寬調(diào)制方波信號，并基于兩路脈寬調(diào)制方波信號，分別對目標(biāo)加速度產(chǎn)生的第一電容變化信號進(jìn)行調(diào)制，得到目標(biāo)加速度產(chǎn)生的電荷量；運(yùn)放電路，用于基于電荷量，確定目標(biāo)加速度對應(yīng)的目標(biāo)電壓信號；主控芯片，還用于對目標(biāo)電壓信號進(jìn)行解析處理，得到目標(biāo)加速度。本發(fā)明的加速度計(jì)電路可以提高加速度的測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。

技術(shù)研發(fā)人員：劉佳琪,韓雪飛,湯一,毛潤雨,溫詩謙,張旭東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京晨晶電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10