IT202100024644A1 - Circuito di controllo di un giroscopio mems, giroscopio mems e metodo di controllo - Google Patents

Circuito di controllo di un giroscopio mems, giroscopio mems e metodo di controllo Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?CIRCUITO DI CONTROLLO DI UN GIROSCOPIO MEMS, GIROSCOPIO MEMS E METODO DI CONTROLLO?
La presente invenzione ? relativa ad un circuito di controllo di un giroscopio MEMS, ad un giroscopio MEMS e ad un metodo di controllo.
Come noto, un giroscopio realizzato in tecnologia MEMS (?Micro Electro-Mechanical Systems?) ? formato in una o pi? piastrine di materiale semiconduttore, ad esempio silicio, nelle quali vengono formati un sistema oscillante, un circuito di pilotaggio e un circuito di rilevamento, reciprocamente accoppiati.
Il sistema oscillante ? formato da una o pi? masse mobili sospese su un substrato e libere di oscillare rispetto al substrato con uno o pi? gradi di libert?. Il sistema oscillante comprende inoltre una struttura di pilotaggio, accoppiata al circuito di pilotaggio e configurata per causare un?oscillazione dell?una o pi? masse mobili lungo una direzione di pilotaggio, e una struttura di rilevamento, accoppiata al circuito di rilevamento e configurata per rilevare un movimento dell?una o pi? masse mobili lungo una direzione di rilevamento perpendicolare alla direzione di pilotaggio.
Nei giroscopi MEMS noti, pilotaggio e rilevamento possono basarsi su diversi principi di funzionamento, ad esempio elettromagnetico, piezoelettrico o capacitivo.
Quando il giroscopio MEMS ruota con una velocit? angolare attorno ad un asse di rotazione, una massa mobile che oscilla con una velocit? lineare lungo una direzione perpendicolare all?asse di rotazione ? soggetta ad una forza di Coriolis diretta lungo una direzione perpendicolare all?asse di rotazione e alla direzione della velocit? lineare.
In uso, il circuito di pilotaggio fornisce un segnale di pilotaggio, ad esempio una tensione nel caso di pilotaggio capacitivo, alla struttura di pilotaggio, causando una oscillazione della struttura oscillante lungo la direzione di pilotaggio.
La struttura di rilevamento rileva un movimento del sistema oscillante lungo la direzione di rilevamento e fornisce un corrispondente segnale di rilevamento al circuito di rilevamento.
Nei giroscopi MEMS noti, a causa di variabilit? e imperfezioni associate al processo di fabbricazione del giroscopio MEMS stesso, il segnale di pilotaggio pu? generare un movimento spurio dell?una o pi? masse mobili lungo la direzione di rilevamento, anche in assenza di una rotazione del giroscopio MEMS. Il movimento spurio viene rilevato dalla struttura di rilevamento, generando quindi un segnale spurio, noto come errore di quadratura, che si somma al segnale di rilevamento originato dalla rotazione del giroscopio MEMS.
Ci? riduce la sensitivit? del giroscopio MEMS.
Al fine di ridurre il contributo dell?errore di quadratura sul segnale di rilevamento, ? noto un approccio in cui il circuito di rilevamento comprende un circuito di regolazione (?trimming?) che genera un segnale di correzione configurato per annullare il segnale spurio di quadratura. Tuttavia, ? noto impostare il valore del segnale di correzione in una fase di calibrazione iniziale del giroscopio MEMS. Di conseguenza, tale approccio non consente di correggere eventuali variazioni nel segnale spurio di quadratura durante l?uso del giroscopio MEMS.
Secondo un altro approccio, come ad esempio descritto nel brevetto statunitense US 9,212,910 B2, il circuito di regolazione pu? essere ricalibrato pi? volte durante il ciclo di vita del giroscopio MEMS. Tuttavia, tale approccio introduce rumore nel segnale di uscita del giroscopio MEMS, compromettendone quindi le prestazioni di rilevamento.
Scopo della presente invenzione ? quello di superare gli svantaggi della tecnica nota.
Secondo la presente invenzione vengono quindi forniti un circuito di controllo di un giroscopio MEMS, un giroscopio MEMS e un metodo di controllo, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Per una migliore comprensione della presente invenzione ne vengono ora descritte alcune forme di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 mostra uno schema a blocchi del presente giroscopio MEMS, secondo una forma di realizzazione;
- la figura 2 mostra uno schema a blocchi dettagliato del giroscopio MEMS di figura 1;
- la figura 3 mostra uno schema circuitale di una porzione del giroscopio MEMS di figura 2;
- la figura 4 mostra un grafico di un andamento nel tempo di forme d?onda del giroscopio MEMS di figura 2; e - la figura 5 mostra uno schema a blocchi del presente giroscopio MEMS, secondo una diversa forma di realizzazione.
Le figure 1 e 2 mostrano un giroscopio MEMS 1 comprendente un sistema oscillante 3 e un circuito di controllo 4, operativamente accoppiati.
Il sistema oscillante 3 e il circuito di controllo 4 possono essere formati in una sola piastrina (?die?) di materiale semiconduttore, ad esempio silicio, oppure in piastrine separate.
Il sistema oscillante 3 ? realizzato utilizzando la tecnologia MEMS e comprende una struttura mobile e/o deformabile, in seguito indicata come struttura mobile 6, avente una frequenza di risonanza fr, una struttura di pilotaggio 8 e una struttura di rilevamento 10, reciprocamente accoppiate.
La struttura di pilotaggio 8 ? configurata per ricevere un segnale di pilotaggio SD dal circuito di controllo 4 e causare un movimento, in particolare una oscillazione, della struttura mobile 6 lungo una direzione di pilotaggio, utilizzando un principio di attuazione ad esempio di tipo elettromagnetico, piezoelettrico o elettrostatico.
Ad esempio, considerando un sistema di riferimento cartesiano XYZ comprendente un primo asse X, un secondo asse Y e un terzo asse Z, la direzione di pilotaggio pu? essere parallela al primo asse X.
Inoltre, in questa forma di realizzazione, la struttura di pilotaggio 8 genera un segnale di posizione SR, indicativo di un movimento della struttura mobile 6 lungo la direzione di pilotaggio, e fornisce il segnale di posizione SR al circuito di controllo 4.
Ad esempio, se il segnale di pilotaggio SD causa una oscillazione della massa mobile 6 alla frequenza di risonanza fr, allora il segnale di posizione SR ? un segnale periodico, in particolare sinusoidale, avente la frequenza di risonanza fr e la cui ampiezza ? funzione della variazione di posizione della struttura mobile 6.
Il segnale di posizione SR pu? essere generato utilizzando un principio di rilevamento di tipo capacitivo, piezoelettrico, piezoresistivo o elettromagnetico, a seconda della specifica applicazione.
La struttura di rilevamento 10 ? configurata per rilevare un movimento della struttura mobile 6 lungo una direzione di rilevamento, in particolare perpendicolare alla direzione di pilotaggio, ad esempio parallela al secondo asse Y, e generare un corrispondente segnale di misura SM, che viene fornito al circuito di controllo 4.
In questa forma di realizzazione, come mostrato in figura 2, la struttura di rilevamento 10 opera secondo un principio di rilevamento di tipo capacitivo ed ? formata da un condensatore di rilevamento 13 avente a riposo una capacit? CMEMS.
Tuttavia, la struttura di rilevamento 10 pu? generare il segnale di misura SM utilizzando un principio di rilevamento differente, ad esempio di tipo elettromagnetico o piezoelettrico.
Qui, il condensatore di rilevamento 13 ? rappresentato schematicamente da un condensatore a facce piane parallele; tuttavia, il condensatore di rilevamento 13 pu? essere di tipo diverso, ad esempio un condensatore interdigitato.
Il condensatore di rilevamento 13 ha un primo terminale ad una tensione di rotore VROT, che pu? essere applicata dal circuito di controllo 4, e un secondo terminale ad una tensione di statore VSTAT formante il segnale di misura SM.
Ad esempio, la tensione di rotore VROT ? una tensione continua che permette di impostare un valore iniziale desiderato della differenza di potenziale del condensatore di rilevamento 13, utile in specifiche applicazioni, ad esempio per regolare la sensitivit? di rilevamento del condensatore di rilevamento 13.
Il circuito di controllo 4 fornisce il segnale di pilotaggio SD al sistema oscillante 3 e riceve il segnale di misura SM dal sistema oscillante 3.
In questa forma di realizzazione, il circuito di controllo 4 riceve anche il segnale di posizione SR dal sistema oscillante 3.
Inoltre, il circuito di controllo 4 genera, a partire dal segnale di misura SM, un segnale di uscita SO, di tipo digitale, avente un tasso di dati (o frequenza) di uscita fo ad esempio compresa tra 10 Hz e 10 kHz.
In dettaglio, il circuito di controllo 4 comprende un modulo di pilotaggio 15 che riceve il segnale di posizione SR.
Il modulo di pilotaggio 15 genera il segnale di pilotaggio SD, avente una frequenza di pilotaggio fD, ad esempio una tensione avente andamento sinusoidale nel tempo, una sequenza di impulsi o un?onda quadra, e lo fornisce alla struttura di pilotaggio 8, per l?attuazione della struttura mobile 6.
La frequenza di pilotaggio fD pu? essere scelta, in fase di progettazione, in funzione delle caratteristiche elettriche e/o meccaniche del sistema oscillante 3, ad esempio in funzione della frequenza di risonanza fr della struttura mobile 6, e del circuito di controllo 4.
Il modulo di pilotaggio 15 pu? regolare il segnale di pilotaggio SD, ad esempio pu? regolarne l?ampiezza in caso di segnale sinusoidale o il ciclo di lavoro in caso di onda quadra, in modo che il movimento della struttura mobile 6 segua un profilo desiderato nel tempo, ad esempio abbia un?ampiezza desiderata di oscillazione, che pu? essere scelto in fase di progettazione.
A tal proposito, il modulo di pilotaggio 15 pu? regolare il segnale di pilotaggio SD in funzione del segnale di posizione SR, ad esempio confrontando il segnale di posizione SR con uno o pi? valori indicativi del profilo desiderato di movimento della struttura mobile 6.
Ancora con riferimento alla figura 1, il modulo di pilotaggio 15 genera anche un segnale di clock in-fase CK0 e un segnale di clock fuori-fase CK90, ad esempio due segnali periodici ad onda quadra, che hanno la frequenza di pilotaggio fD e sono reciprocamente sfasati, in particolare sfasati di 90?.
Il segnale di clock in-fase CK0 e il segnale di clock fuori-fase CK90 sono, in prima approssimazione, a meno di latenze introdotte dal modulo di pilotaggio 15, in quadratura e, rispettivamente, in fase rispetto al segnale di posizione SR.
In dettaglio, i fronti di salita (o discesa) del segnale di clock in-fase CK0 sono sincronizzati con i picchi (o le valli) del segnale di posizione SR.
I fronti di salita e discesa del segnale di clock fuorifase CK90 sono sincronizzati con gli attraversamenti di zero del segnale di posizione SR.
Inoltre, poich?, in prima approssimazione, il segnale di posizione SR ? alla frequenza di pilotaggio fD ed ? sfasato di 90? gradi rispetto al segnale di pilotaggio SD, il segnale di clock in-fase CK0 e il segnale di clock fuori-fase CK90 sono in fase e, rispettivamente, in quadratura, rispetto al segnale di pilotaggio SD.
Il modulo di pilotaggio 15 genera inoltre un segnale di clock di correzione CKFS, ad esempio un segnale periodico ad onda quadra, avente una frequenza fFS al di fuori di una banda di frequenze di interesse BW del giroscopio MEMS 1, in particolare maggiore della frequenza di uscita fo del segnale di uscita SO, come descritto in dettaglio in seguito.
Inoltre, la frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS pu? essere uguale o diversa rispetto alla frequenza di pilotaggio fD, ad esempio maggiore della frequenza di pilotaggio fD, in particolare pari al doppio della frequenza di pilotaggio fD.
Secondo una forma di realizzazione, i fronti di salita (o discesa) del segnale di clock di correzione CKFS sono sincronizzati con gli attraversamenti di zero del segnale di posizione SR. Ci? ? utile durante l?uso del giroscopio MEMS 1, come descritto in seguito.
In pratica, come anche discusso in seguito, in questa forma di realizzazione, il circuito di controllo 4 utilizza il segnale di posizione SR come segnale di riferimento.
Il circuito di controllo 4 ha un nodo sommatore di ingresso 17 ricevente il segnale di misura SM e un segnale di cancellazione SCANC, e una circuiteria di rilevamento 20, accoppiata all?uscita del nodo sommatore di ingresso 17 e configurata per fornire un segnale di rilevamento SS.
In pratica, la circuiteria di rilevamento 20 riceve un segnale combinato SM+SCANC dato dalla sovrapposizione del segnale di misura SM e del segnale di cancellazione SCANC. In dettaglio, in questa forma di realizzazione, come mostrato in figura 2, la circuiteria di rilevamento 20 comprende un amplificatore 23 e un condensatore di feedback 24 avente capacit? CFB e accoppiato tra ingresso e uscita dell?amplificatore 23.
Inoltre, in questa forma di realizzazione, l?ingresso dell?amplificatore 23 ? accoppiato direttamente al secondo terminale del condensatore di rilevamento 13, ovvero alla tensione di statore VSTAT, tramite il nodo sommatore di ingresso 17 e l?uscita dell?amplificatore 23 fornisce il segnale di rilevamento SS.
Il circuito di controllo 4 comprende un modulo di elaborazione di segnale 30, che riceve il segnale di rilevamento SS e il segnale di clock in-fase CK0 e fornisce il segnale di uscita SO.
In dettaglio, il modulo di elaborazione di segnale 30 comprende un demodulatore 32 e un convertitore analogicodigitale 33.
Il demodulatore 32 riceve il segnale di rilevamento SS e il segnale di clock in-fase CK0 e fornisce un segnale di rilevamento demodulato SS-DEM.
Il segnale di rilevamento demodulato SS-DEM ? formato da una componente del segnale di rilevamento SS che ? in quadratura con il segnale di posizione SR (e quindi in fase con il segnale di pilotaggio SD) e indicativa di un movimento della massa mobile 6 causato da una rotazione del giroscopio MEMS 1.
Il segnale di rilevamento demodulato SS-DEM comprende la banda di frequenze di interesse BW, compresa tra una frequenza minima, ad esempio tra 0 Hz e 50 Hz, e una frequenza massima, ad esempio compresa tra 100 Hz e 10 kHz.
La banda di frequenze di interesse BW ? utilizzata per determinare l?entit? di rotazione del giroscopio MEMS 1, ad esempio una velocit? angolare di rotazione, e pu? essere scelta in fase di progettazione in funzione delle caratteristiche elettriche e meccaniche del sistema oscillante 3, in particolare della struttura mobile 6 e della struttura di rilevamento 10, e delle caratteristiche elettriche del modulo di elaborazione di segnale 30.
Il convertitore analogico-digitale 33 riceve il segnale di rilevamento demodulato SS-DEM e lo discretizza utilizzando una frequenza di campionamento fSS, generando un segnale discretizzato SSS.
La frequenza di campionamento fSS pu? essere scelta in fase di progettazione in funzione della banda di frequenze di interesse BW, a seconda della specifica applicazione.
La frequenza di campionamento fSS pu? essere minore o uguale ad un valore massimo che pu? essere scelto in funzione della banda di frequenze di interesse BW, ad esempio pari al doppio della frequenza massima della banda di frequenze di interesse BW.
Il convertitore analogico-digitale 33 pu? comprendere inoltre amplificatori e/o filtri configurati per condizionare il segnale di rilevamento demodulato SS-DEM prima della sua discretizzazione, a seconda della specifica applicazione.
Inoltre, in questa forma di realizzazione, il modulo di elaborazione di segnale 30 comprende anche un processore digitale 35 configurato per eseguire ulteriori elaborazioni del segnale discretizzato SSS quali ad esempio filtraggio e guadagno del segnale discretizzato SSS, generando il segnale di uscita SO.
Inoltre, il processore digitale 35 pu? essere configurato per modificare il tasso di campioni del segnale discretizzato SSS. In dettaglio, la frequenza di uscita fo pu? essere diversa, in particolare minore o uguale, rispetto alla frequenza di campionamento fSS del segnale discretizzato SSS.
Il circuito di controllo 4 comprende inoltre un modulo di correzione 37 che opera come un sagomatore di rumore di quantizzazione (?quantization-noise shaper?) e genera il segnale di correzione Scanc, come descritto in seguito.
In dettaglio, il modulo di correzione 37 comprende un demodulatore di quadratura 40, uno stadio di filtraggio 42, un quantizzatore 43 e un modulatore di correzione 45, reciprocamente accoppiati.
In pratica, in questa forma di realizzazione, il modulo di correzione 37 ? un modulatore sigma-delta.
Il demodulatore di quadratura 40 comprende un demodulatore 47 che riceve in ingresso il segnale di rilevamento SS e il segnale di clock fuori-fase CK90 e fornisce un segnale di quadratura demodulato SQ-DEM.
Il segnale di quadratura demodulato SQ-DEM ? formato da una componente del segnale di rilevamento SS che ? in fase con il segnale di posizione SR (e quindi in quadratura rispetto al segnale di pilotaggio SD).
Lo stadio di filtraggio 42 ha una frequenza di taglio, riceve il segnale di quadratura demodulato SQ-DEM e genera un segnale filtrato Sf.
La frequenza di taglio dello stadio di filtraggio 42 pu? essere scelta in fase di progettazione, a seconda della specifica applicazione.
In particolare, la frequenza di taglio dello stadio di filtraggio 42 ? scelta in funzione della banda di frequenze di interesse BW e/o della frequenza di campionamento fSS, ad esempio pu? essere uguale alla frequenza massima della banda di frequenze di interesse BW.
In dettaglio, lo stadio di filtraggio 42 comprende un filtro passa-basso 50, ricevente il segnale di quadratura demodulato SQ-DEM, e un amplificatore 51 avente un guadagno k, accoppiato ad un?uscita del filtro passa-basso 50 e configurato per fornire il segnale filtrato Sf.
La figura 3 mostra in dettaglio lo schema circuitale di una forma di realizzazione dello stadio di filtraggio 42, qui formato da un circuito attivo di tipo RC del secondo ordine. In particolare, lo stadio di filtraggio 42 comprende due stadi di filtraggio RC 53, 54 reciprocamente accoppiati in cascata tramite un condensatore 55 di capacit? CZ, in cui ciascuno stadio di filtraggio RC comprende un rispettivo amplificatore 56, un condensatore 57 e un resistore 58.
Tuttavia, lo stadio di filtraggio 42 pu? essere di un ordine N diverso da due e pu? essere di tipo diverso, ad esempio pu? essere formato da elementi a transconduttanza o pu? essere di tipo passivo e formato da una rete di induttori e condensatori.
Nuovamente con riferimento alle figure 1 e 2, il quantizzatore 43 riceve il segnale filtrato Sf e il segnale di clock di correzione CKFS.
Il quantizzatore 43, ad esempio avente un?architettura a singolo bit o a multibit, ad esempio di tipo FLASH o del tipo a registro ad approssimazioni successive (?Successive Approximation Register?, SAR), genera un segnale di capacit? fine NC discreto, in funzione del valore del segnale filtrato Sf, con una frequenza pari alla frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS.
Secondo una forma di realizzazione, il quantizzatore 43 pu? essere configurato per confrontare il valore del segnale filtrato Sf con un valore di soglia Vth, ad ogni evento, ad esempio un fronte di salita o discesa, del segnale di clock di correzione CKFS.
Ad esempio, il valore di soglia Vth pu? essere pari a zero e se il segnale filtrato Sf, in modulo, ? maggiore del valore di soglia Vth, allora il quantizzatore 43 pu? incrementare (o diminuire) il valore del segnale di capacit? fine NC di una unit?.
Ad esempio, il quantizzatore 43 pu? generare il segnale di capacit? fine NC in modo che il segnale di capacit? fine NC sia uguale al valore numerico, ad esempio in formato binario, del rapporto tra il segnale filtrato Sf e un segnale di riferimento di conversione, ad esempio pari al valore di soglia Vth.
Tuttavia, il quantizzatore 43 pu? essere configurato per modificare il valore del segnale di capacit? fine NC in maniera differente, ad esempio utilizzando un codice di codifica non binario, in particolare di tipo termometrico.
In aggiunta o in alternativa, il quantizzatore 43 pu? essere configurato per avere una funzione di dithering sul segnale di capacit? fine NC.
In pratica, il quantizzatore 43 aggiorna il valore del segnale di capacit? fine NC con una frequenza pari alla frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS.
In questa forma di realizzazione, il quantizzatore 43 fornisce inoltre un segnale di segno fine sC, indicativo del segno del segnale filtrato Sf, e quindi del segnale demodulato di quadratura SQ-DEM. In pratica, il segnale di segno fine sC indica il segno di sfasamento della componente di quadratura del segnale di rilevamento SS rispetto al segnale di posizione SR; ovvero se la componente di quadratura del segnale di rilevamento SS ? sfasata di 0? o di 180? rispetto al segnale di posizione SR.
Il modulatore di correzione 45 riceve il segnale di capacit? fine NC e il segnale di posizione SR, e genera il segnale di cancellazione Scanc.
In questa forma di realizzazione, il modulatore di correzione 45 comprende un primo condensatore variabile 60, il cui valore di capacit? ? comandato dal segnale di capacit? fine NC. Ad esempio, il primo condensatore variabile 60 pu? essere formato da una pluralit? di moduli capacitivi accoppiati in parallelo, ciascuno dei quali pu? essere attivato o disattivato in funzione del valore indicato dal segnale di capacit? fine NC.
Il modulatore di correzione 45 comprende inoltre un primo sfasatore 63, ricevente il segnale di posizione SR e il segnale di segno fine sC, e un attenuatore 65 accoppiato ad un?uscita del primo sfasatore 63.
Il primo sfasatore 63 fornisce un segnale sfasato Sdp all?attenuatore 65. Il segnale sfasato Sdp ? uguale al segnale di posizione SR o al segnale di posizione SR sfasato, in particolare sfasato di 180?, in funzione del valore di segno indicato dal segnale di segno fine sC.
L?attenuatore 65 attenua il segnale sfasato Sdp generando una tensione di cancellazione fine VCANC-C.
Il primo condensatore variabile 60 ha un primo terminale 61 accoppiato al nodo sommatore di ingresso 17 e un secondo terminale 62 accoppiato all?uscita dell?attenuatore 65, ovvero alla tensione di cancellazione fine VCANC-C.
In questa forma di realizzazione, il modulatore di correzione 45 comprende inoltre un registro 68, un secondo condensatore variabile 70 e un secondo sfasatore 72.
Il registro 68 fornisce al secondo condensatore variabile 70 un segnale di capacit? grossolana NH, configurato per impostare il valore di capacit? del secondo condensatore 70.
Ad esempio, il secondo condensatore variabile 70 pu? essere formato da una pluralit? di moduli capacitivi accoppiati in parallelo, ciascuno dei quali pu? essere attivato o disattivato in funzione del valore indicato dal segnale di capacit? grossolana NH.
Il valore del segnale di capacit? grossolana NH pu? essere determinato durante una fase di calibrazione iniziale del giroscopio MEMS 1 e/o pu? essere modificato in caso di successive fasi di calibrazione del giroscopio MEMS 1.
Il registro 68 fornisce inoltre un segnale di segno grossolano sH al secondo sfasatore 72, indicativo di un segno iniziale di sfasamento tra la componente di quadratura del segnale di rilevamento SS e il segnale di posizione SR, misurato nella fase di calibrazione iniziale.
Il secondo sfasatore 72 riceve il segnale di posizione SR e fornisce una tensione di cancellazione grossolana VCANC-
H. La tensione di cancellazione grossolana VCANC-H ? uguale al segnale di posizione SR o al segnale di posizione SR sfasato, in particolare sfasato di 180?, in funzione del valore di segno indicato dal segnale di segno grossolano sH.
Il secondo condensatore variabile 70 ha un primo terminale 71 accoppiato al nodo sommatore di ingresso 17 e un secondo terminale 72 accoppiato all?uscita del secondo sfasatore 72, ovvero alla tensione di cancellazione grossolana VCANC-H.
In uso, il segnale di pilotaggio SD causa una oscillazione della struttura di pilotaggio 8 lungo la direzione di pilotaggio, ad esempio il primo asse X. In presenza di una rotazione del giroscopio MEMS 1 attorno ad un asse trasversale alla direzione di pilotaggio, ad esempio attorno al terzo asse Z, la struttura mobile 6 subisce uno spostamento lungo la direzione di rilevamento, parallelamente al secondo asse Y nell?esempio considerato. Il movimento della struttura mobile 6 modifica il valore di capacit? CMEMS del condensatore di rilevamento 13. Di conseguenza, il condensatore di rilevamento 13 genera una corrente di misura ICor, indicativa della rotazione del giroscopio MEMS 1.
A causa di imperfezioni di fabbricazione del sistema oscillante 3, il segnale di pilotaggio SD pu? causare un movimento spurio della struttura mobile 6 lungo la direzione di rilevamento anche in assenza di rotazioni del giroscopio MEMS 1. Il movimento spurio ? rilevabile dal condensatore di rilevamento 13, che genera quindi anche una corrente di quadratura IQ che si somma alla corrente di misura ICor.
La corrente di quadratura IQ ? sfasata rispetto alla corrente di misura ICor, in particolare sfasata di 90?, (introducendo quindi una componente di quadratura nel segnale di misura SM).
Il segnale di correzione SCANC comprende qui una corrente di cancellazione ICANC generata dal primo e dal secondo condensatore variabile 60, 70 a partire dal segnale di riferimento, qui il segnale di posizione SR. In dettaglio, la capacit? del condensatore variabile fine 60 e del condensatore variabile grossolano 70 fanno s? che la corrente di cancellazione ICANC abbia ampiezza uguale, in modulo, rispetto alla corrente di quadratura IQ, come mostrato nel grafico di figura 4, in cui la corrente di quadratura IQ ? indicata da una linea tratteggiata.
Inoltre, il primo e il secondo sfasatore 63, 72 fanno s? che la corrente di cancellazione ICANC abbia verso opposto rispetto alla corrente di quadratura IQ, come ancora mostrato in figura 4.
In pratica, la corrente di cancellazione ICANC cancella la corrente di quadratura IQ; quindi, l?amplificatore 23 riceve e amplifica, in prima approssimazione, solamente la componente del segnale di misura SM data dalla rotazione del giroscopio MEMS 1.
Il fatto che la capacit? del condensatore variabile fine 60 venga aggiornata, in uso, alla frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS, fa s? che un possibile rumore introdotto dalla quantizzazione del segnale filtrato Sf sia ad una frequenza che ? esterna alla banda di interesse BW del segnale di rilevamento demodulato SS-DEM utilizzata per rilevare la rotazione del giroscopio MEMS 1.
La frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS pu? essere maggiore della frequenza massima della banda di frequenze di interesse BW.
In particolare, la frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS pu? essere maggiore della frequenza di uscita fo del segnale di uscita SO.
In pratica, il modulo di correzione 37, in particolare il condensatore variabile fine 60, consente di modulare in maniera adattiva il segnale di correzione SCANC, cos? da compensare variazioni della corrente di quadratura IQ, durante l?uso del giroscopio MEMS 1, senza che venga introdotto rumore nella banda di frequenze di interesse BW. Il giroscopio MEMS 1 ? quindi in grado di compensare efficacemente variazioni della componente di errore di quadratura del segnale di misura SM, senza compromettere la sensitivit? di rilevamento di una rotazione del giroscopio MEMS 1.
Secondo una forma di realizzazione, come ad esempio mostrato in figura 4, la corrente di cancellazione ICANC viene aggiornata in istanti temporali di aggiornamento 75, 76, corrispondenti rispettivamente a picchi e valli della corrente di cancellazione ICANC.
I picchi e le valli della corrente di cancellazione ICANC corrispondono agli istanti in cui la tensione di cancellazione grossolana VCANC-C ha massima pendenza, ovvero quando attraversa il valore zero. In pratica, il segnale di clock di correzione CKFS ? sincronizzato con gli attraversamenti di zero del segnale di posizione SR.
In questo modo, la variazione di capacit? del primo condensatore variabile 60 si ha quando la tensione ai suoi capi assume il valore zero, evitando cos? l?insorgere di correnti di picco associate alla carica e scarica del primo condensatore variabile 60 durante l?aggiornamento del rispettivo valore di capacit?, che potrebbero compromettere le prestazioni del giroscopio MEMS 1.
In particolare, se la frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS ? pari al doppio della frequenza di pilotaggio fD, come mostrato in figura 4, si pu? massimizzare la frequenza di aggiornamento del segnale di capacit? grossolana NC e quindi della corrente di cancellazione ICANC.
La figura 5 mostra una diversa forma di realizzazione del presente giroscopio MEMS, qui indicato da 100. Il giroscopio MEMS 100 ha una struttura generale simile a quella del giroscopio MEMS 1; di conseguenza, elementi in comune sono indicati dagli stessi numeri di riferimento e non sono ulteriormente descritti.
Il giroscopio MEMS 100 ha una architettura di tipo differenziale ed ? formato anche qui da un sistema oscillante, qui indicato da 103, e comprendente una struttura mobile, qui non mostrata, una prima e una seconda struttura di pilotaggio 108A, 108B, e una prima e una seconda struttura di rilevamento 110A, 110B, e da un circuito di controllo, qui indicato da 104.
La prima e la seconda struttura di rilevamento 110A, 110B sono uguali alla struttura di rilevamento 10 del giroscopio MEMS 1. In dettaglio, la prima struttura di rilevamento 110A forma un condensatore di rilevamento 13 avente capacit? CM+ e i cui terminali sono rispettivamente ad una tensione di rotore VROT e ad una tensione di statore positiva VSTAT+.
La seconda struttura di rilevamento 110B forma un condensatore di rilevamento 13 avente capacit? CM- e i cui terminali sono rispettivamente alla tensione di rotore VROT e ad una tensione di statore negativa VSTAT-.
In pratica, la prima e la seconda struttura di rilevamento 110A, 110B sono configurate per rilevare, in maniera differenziale, un movimento della struttura mobile lungo la direzione di rilevamento.
La prima e la seconda struttura di pilotaggio 108A, 108B sono ciascuna uguali alla struttura di pilotaggio 8 del giroscopio MEMS 1. In questa forma di realizzazione, la prima struttura di pilotaggio 108A riceve un segnale di pilotaggio, qui una tensione di pilotaggio positiva VD+, e genera un segnale di posizione, qui una tensione di posizione positiva VR+, e la seconda struttura di pilotaggio 108B riceve un segnale di pilotaggio, qui una tensione di pilotaggio negativa VD-, e genera un segnale di posizione, qui una tensione di posizione negativa VR-.
In pratica, la prima e la seconda struttura di pilotaggio 108A, 108B sono configurate per pilotare la struttura mobile e rilevare il movimento della struttura mobile lungo la direzione di pilotaggio, in maniera differenziale.
Il circuito di controllo 104 comprende una circuiteria di rilevamento, qui indicata da 120, il modulo di elaborazione di segnale 30, un modulo di pilotaggio, qui indicato da 115, e un modulo di correzione, qui indicato da 137.
Il modulo di pilotaggio 115 genera la tensione di pilotaggio positiva VD+ e la tensione di pilotaggio negativa VD-, reciprocamente sfasate di 180?, ciascuno avente la frequenza di pilotaggio fD.
Il modulo di pilotaggio 115 riceve la tensione di posizione positiva VR+ e la tensione di posizione negativa VR- e genera anche qui il segnale di clock in-fase CK0, il segnale di clock fuori-fase CK90 e il segnale di clock di correzione CKFS.
Il segnale di clock in-fase CK0 ? in quadratura con un segnale differenza VR+-VR- dato dalla differenza tra la tensione di posizione positiva VR+ e la tensione di posizione negativa VR-.
In dettaglio, i fronti di salita (o discesa) del segnale di clock in-fase CK0 sono sincronizzati con i picchi (o le valli) del segnale differenza VR+-VR-. I fronti di salita (o discesa) del segnale di clock fuori-fase CK90 sono sincronizzati con gli attraversamenti di zero del segnale differenza VR+-VR-.
La circuiteria di rilevamento 120 comprende un amplificatore 123, di tipo differenziale, avente due ingressi, di cui un ingresso positivo 113 e un ingresso negativo 114, e due uscite, di cui un?uscita negativa 115 e un?uscita positiva 116.
L?ingresso positivo 113 ? accoppiato al terminale della prima struttura di rilevamento 110A alla tensione positiva di statore VSTAT+, e l?ingresso negativo 114 ? accoppiato al terminale della seconda struttura di rilevamento 110B alla tensione negativa di statore VSTAT-.
La circuiteria di rilevamento 120 comprende inoltre un primo condensatore di retroazione 124A, avente capacit? CFB+ e accoppiato tra l?ingresso positivo 113 e l?uscita negativa 115 dell?amplificatore 123, e un secondo condensatore di retroazione 124B, avente capacit? CFB- e accoppiato tra l?ingresso negativo 114 e l?uscita positiva 116 dell?amplificatore 123.
L?uscita negativa 115 e l?uscita positiva 116 dell?amplificatore 123 sono rispettivamente ad una tensione positiva di rilevamento VS+ e ad una tensione negativa di rilevamento VS-.
In questa forma di realizzazione, il modulo di elaborazione di segnale 30 riceve la tensione positiva di rilevamento VS+ e la tensione negativa di rilevamento VS-. Il demodulatore 32 demodula la tensione positiva di rilevamento VS+ e la tensione negativa di rilevamento VS- utilizzando il segnale di clock in-fase CK0 e genera il segnale di rilevamento demodulato, qui indicato da VS-DEM.
Il convertitore analogico-digitale 33 e il processore digitale 35 generano, a partire dal segnale di rilevamento demodulato VS-DEM, il segnale di uscita SO alla frequenza di uscita fo, come sopra descritto per il giroscopio MEMS 1.
Il modulo di correzione 137 comprende il demodulatore di quadratura 40 includente il demodulatore 47, lo stadio di filtraggio 42 includente il filtro 50 e l?amplificatore 51, il quantizzatore 43 e il modulatore di correzione, qui indicato da 145.
Il demodulatore 47 riceve e demodula la tensione positiva di rilevamento VS+ e la tensione negativa di rilevamento VS- utilizzando il segnale di clock fuori-fase CK90, a partire da cui genera rispettivamente una tensione positiva demodulata di quadratura VQ-DEM+ e una tensione negativa demodulata di quadratura VQ-DEM-.
Lo stadio filtraggio 42 riceve la tensione positiva demodulata di quadratura VQ-DEM+ e la tensione negativa demodulata di quadratura VQ-DEM-, a partire da cui genera rispettivamente una tensione filtrata positiva Vf+ e una tensione filtrata negativa Vf-.
Il quantizzatore 43 riceve la tensione filtrata positiva Vf+ e la tensione filtrata negativa Vf- e fornisce il segnale di capacit? fine NC.
In dettaglio, in questa forma di realizzazione, il valore del segnale di capacit? fine NC viene aggiornato alla frequenza fFS del segnale di clock di correzione CKFS e dipende dalla differenza tra la tensione filtrata positiva Vf+ e la tensione filtrata negativa Vf-, ad esempio rispetto ad una tensione di soglia, determinabile in fase di calibrazione.
Anche qui, il quantizzatore 43 fornisce il segnale di segno fine sC, indicativo del segno della differenza tra la tra la tensione filtrata positiva Vf+ e la tensione filtrata negativa Vf.
Il modulo di correzione 145 comprende l?attenuatore 65, un primo e un secondo condensatore variabile fine 160A, 160B, tra loro uguali, e un primo deviatore di segnale 167.
L?attenuatore 65 riceve e attenua la tensione di posizione positiva VR+ e la tensione di posizione negativa VR-, da cui genera rispettivamente una tensione di cancellazione positiva VC+ e una tensione di cancellazione negativa VC-.
Il primo e il secondo condensatore variabile fine 160A, 160B ricevono il segnale di capacit? fine NC, che ne comanda il valore di capacit?. Ad esempio, il primo e il secondo condensatore variabile fine 160A, 160B possono essere formati ciascuno da una pluralit? di moduli capacitivi accoppiati in parallelo e attivabili o disattivabili in funzione del valore indicato dal segnale di capacit? fine NC.
Il primo e il secondo condensatore variabile fine 160A, 160B hanno ciascuno un primo terminale 161 accoppiato ad un rispettivo ingresso del primo deviatore 167, e un secondo terminale 162 alla tensione positiva di cancellazione VC+ e, rispettivamente, alla tensione negativa di cancellazione VC-.
Il primo deviatore 167 ? comandato dal segnale di segno fine sC e ha una prima uscita accoppiata all?ingresso positivo 113 dell?amplificatore 123 e una seconda uscita accoppiata all?ingresso negativo 114 dell?amplificatore 123.
Ad esempio, quando il segnale di segno fine sC indica un segno negativo, il primo deviatore 167 accoppia (come indicato in figura 5 dalle linee tratteggiate internamente al primo deviatore 167) il primo condensatore variabile fine 160A all?ingresso negativo 114 dell?amplificatore 123 e il secondo condensatore variabile fine 160B all?ingresso positivo 113 dell?amplificatore 123.
Viceversa, quando il segnale di segno fine sC indica un segno positivo, il primo deviatore 167 accoppia (come indicato in figura 5 dalle linee continue internamente al primo deviatore 167) il primo condensatore variabile fine 160A all?ingresso positivo 113 dell?amplificatore 123 e il secondo condensatore variabile fine 160B all?ingresso negativo 114 dell?amplificatore 123.
Il blocco di modulazione 145 comprende inoltre il registro 68, che memorizza il segnale di capacit? grossolana NH e il segnale di segno grossolano sH, un primo e un secondo condensatore variabile grossolano 170A, 170B, e un secondo deviatore 172.
Il primo e il secondo condensatore variabile grossolano 170A, 170B ricevono il segnale di capacit? grossolano NH, che ne comanda il valore di capacit?. Ad esempio, il primo e il secondo condensatore variabile grossolano 170A, 170B possono essere formati ciascuno da una pluralit? di moduli capacitivi accoppiati in parallelo e attivabili o disattivabili in funzione del valore indicato dal segnale di capacit? grossolano NH.
Il primo e il secondo condensatore variabile grossolano 170A, 170B hanno ciascuno un primo terminale 171 accoppiato ad un rispettivo ingresso del secondo deviatore 172, e un secondo terminale 173 alla tensione di posizione positiva VR+ e, rispettivamente, alla tensione di posizione negativa VR-.
Il secondo deviatore 172 ? comandato dal segnale di segno grossolano sH e ha una prima uscita accoppiata all?ingresso positivo 113 dell?amplificatore 123 e una seconda uscita accoppiata all?ingresso negativo 114 dell?amplificatore 123.
Ad esempio, quando il segnale di segno grossolano sH indica un segno negativo, il secondo deviatore 172 accoppia il primo condensatore variabile grossolano 170A all?ingresso negativo 114 dell?amplificatore 123 e il secondo condensatore variabile grossolano 170B all?ingresso positivo 113 dell?amplificatore 123, come indicato in figura 5 dalle linee tratteggiate internamente al secondo deviatore 172.
Viceversa, quando il segnale di segno grossolano sH indica un segno positivo, il secondo deviatore 172 accoppia il primo condensatore variabile grossolano 170A all?ingresso positivo 113 dell?amplificatore 123 e il secondo condensatore variabile grossolano 170B all?ingresso negativo 114 dell?amplificatore 123, come indicato in figura 5 dalle linee continue internamente al secondo deviatore 172.
In uso, il modulatore di correzione 145 permette di generare una corrente positiva di cancellazione ICANC+ e una corrente negativa di cancellazione ICANC-, in maniera analoga a quanto discusso sopra per il modulatore di correzione 45 del giroscopio MEMS 1. La corrente positiva di cancellazione ICANC+ e la corrente negativa di cancellazione ICANC- annullano l?eventuale componente di quadratura generata dai condensatori di rilevamento 13 della prima e della seconda struttura di rilevamento 110A, 110B.
In ingresso all?amplificatore 123 vengono quindi compensate le componenti di quadratura del segnale di misura SM. Il segnale di uscita SO del giroscopio MEMS 100 non risente dell?errore di quadratura e il giroscopio MEMS 100 ha una elevata sensibilit? di rilevamento.
Inoltre, in questa forma di realizzazione, il primo e il secondo deviatore 167, 172 permettono di invertire, in uso, il segno del segnale di cancellazione SCANC, qui ottenuto in maniera differenziale dalla corrente di cancellazione positiva ICANC+ e dalla corrente di cancellazione negativa ICANC-.
Risulta infine chiaro che al giroscopio MEMS 1, 100 qui descritti ed illustrati possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall?ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Anche il condensatore variabile grossolano 70 e/o il primo e il secondo condensatore variabile grossolano 170A, 170B possono essere comandati da un rispettivo segnale di capacit? generato da un rispettivo quantizzatore.
In alternativa, il modulatore di correzione 45 pu? essere formato da un solo gruppo di modulazione comprendente il condensatore variabile fine 60 e il primo sfasatore 63. Similmente, il modulatore di correzione 145 pu? essere formato da un solo gruppo di modulazione comprendente il primo e il secondo condensatore variabile fine 160A, 160B e il primo deviatore 167.
Ad esempio, nel giroscopio MEMS 1 di figura 2, la disposizione reciproca dell?attenuatore 65 e del primo sfasatore 63 pu? essere invertita.
Inoltre, ad esempio, nei modulatori di correzione 45, 145, i segnali di cancellazione ICANC, ICANC+, ICANC- possono essere generati direttamente a partire dai rispettivi segnali di posizione SR, VR+, VR-, ovvero senza che i segnali di posizione siano sottoposti ad attenuazione.
I modulatori di correzione 45, 145 possono essere configurati per generare il segnale di cancellazione SCANC in maniera differente.
Ad esempio, con riferimento al blocco di modulazione 45 del giroscopio MEMS 1, la corrente di cancellazione ICANC pu? essere ottenuta mantenendo costante nel tempo la tensione di cancellazione fine VCANC-C e variando nel tempo la capacit? del condensatore variabile fine 60 alla frequenza di pilotaggio.
Ad esempio, il circuito di controllo 4 pu? comprendere un convertitore analogico-digitale in modo che il demodulatore di quadratura 40 e/o lo stadio di filtraggio 42 possono essere implementati utilizzando un?architettura di tipo digitale invece che analogica.
Ad esempio, il giroscopio MEMS 1, 100 pu? essere di tipo monoassiale, biassiale o triassiale.
Ad esempio, la struttura mobile 6 pu? comprendere una o pi? masse mobili, a seconda della specifica applicazione del giroscopio MEMS 1, 100. Nel caso in cui la struttura mobile 6 comprenda una pluralit? di masse mobili, il giroscopio MEMS 1, 100 pu? comprendere una pluralit? di strutture di pilotaggio, ad esempio una per ciascuna massa mobile. In alternativa, il giroscopio MEMS 1, 100 pu? comprendere una sola struttura di pilotaggio accoppiata ad una massa mobile di pilotaggio e le rimanenti masse mobili possono essere opportunamente accoppiate elasticamente alla massa mobile di pilotaggio.
Infine, le forme di realizzazione descritte possono essere combinate per formare ulteriori soluzioni.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI
1. Circuito di controllo (4; 104) per un giroscopio MEMS (1; 100), configurato per ricevere un segnale di misura (SM) avente una componente di quadratura (IQ) e una componente di rilevamento (ICor) dal giroscopio MEMS, il circuito di controllo comprendendo:
uno stadio di ingresso (17, 20; 113, 114, 120) configurato per acquisire un segnale di ingresso (SM+SCANC) e per generare un segnale di acquisizione (SS; VS+, VS-) in risposta all?acquisizione del segnale di ingresso, il segnale di ingresso essendo funzione del segnale di misura e di un segnale di cancellazione di quadratura (SCANC, ICANC; ICANC+, ICANC-);
uno stadio di elaborazione (30) configurato per estrarre una prima componente (SS-DEM; VS-DEM) del segnale di acquisizione (SS; VS+, VS-), la prima componente del segnale di acquisizione essendo indicativa della componente di rilevamento del segnale di misura e avendo una banda di frequenze di rilevamento; e
uno stadio di correzione di quadratura (37; 137) configurato per estrarre una seconda componente (SQ-DEM; VQ-
DEM+, VQ-DEM-) del segnale di acquisizione (SS; VS+, VS-), la seconda componente del segnale di acquisizione essendo indicativa della componente di quadratura del segnale di misura, e per generare il segnale di cancellazione di quadratura (SCANC, ICANC; ICANC+, ICANC-) a partire da un segnale di riferimento (SR, VCANC-C; VC+, VC-),
in cui il segnale di cancellazione di quadratura ? un segnale modulato in funzione della seconda componente del segnale di acquisizione, ad una frequenza di aggiornamento (fFS) che ? esterna alla banda di frequenze di rilevamento.
2. Circuito di controllo secondo la rivendicazione precedente, in cui lo stadio di correzione di quadratura ? un modulatore sigma-delta.
3. Circuito di controllo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui lo stadio di correzione di quadratura (37; 137) comprende:
uno stadio di filtraggio (42) configurato per filtrare la seconda componente (SQ-DEM; VQ-DEM+, VQ-DEM-) del segnale di acquisizione (SS; VS+, VS-), generando un segnale filtrato (Sf; VF+, VF-);
un quantizzatore (43) configurato per ricevere un segnale di clock di aggiornamento (CKFS) avente la frequenza di aggiornamento (fFS) e per generare un segnale digitale di correzione (NC, sC), a partire dal segnale filtrato, avente un tasso di dati pari alla frequenza di aggiornamento; e un modulatore (45; 145) configurato per generare il segnale di cancellazione di quadratura (SCANC, ICANC; ICANC+, ICANC-), modulandone ampiezza e/o fase in funzione del segnale digitale di correzione, in modo tale da cancellare la componente di quadratura (IQ) del segnale di misura nel segnale di ingresso (SM+SCANC).
4. Circuito di controllo secondo la rivendicazione precedente, in cui lo stadio di ingresso (20; 120) ha un nodo di ingresso (17; 113, 114) configurato per ricevere il segnale di misura, il modulatore comprendendo un primo condensatore variabile (60; 160A, 160B) avente un primo terminale (61; 162) accoppiato al nodo di ingresso dello stadio di ingresso e un secondo terminale (62; 161) configurato per ricevere una tensione di ingresso (VCANC-C; VC+, VC-) funzione del segnale di riferimento, il segnale digitale di correzione (NC) essendo configurato per modificare la capacit? del primo condensatore variabile e modulare l?ampiezza del segnale di cancellazione di quadratura.
5. Circuito di controllo secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui il segnale di correzione comprende un segnale di segno (sC) indicativo di un segno di sfasamento del segnale filtrato (Sf), il modulatore comprendendo inoltre un blocco di sfasamento (63; 167) configurato per invertire la fase del segnale di cancellazione di quadratura (SCANC, ICANC; ICANC+, ICANC-) in funzione del segnale di segno.
6. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-5, in cui il segnale di clock di aggiornamento (CKFS) ? sincronizzato con gli attraversamenti di zero del segnale di riferimento (SR; VR+, VR-).
7. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il segnale di riferimento ha una prima frequenza (fD) e la frequenza di aggiornamento (fFS) ? pari al doppio della prima frequenza.
8. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, configurato per ricevere il segnale di riferimento (SR; VR+, VR-) da un sistema oscillante (3; 103) del giroscopio MEMS, il circuito di controllo comprendendo inoltre un modulo di pilotaggio (15; 115) configurato per generare un segnale di pilotaggio (SD, VD+, VD-) avente una prima frequenza (fD) e configurato per causare una oscillazione di pilotaggio del sistema oscillante (3; 103), il segnale di riferimento essendo indicativo dell?oscillazione di pilotaggio del sistema oscillante.
9. Circuito di controllo secondo la rivendicazione precedente, in cui il modulo di pilotaggio ? configurato per generare un primo segnale demodulante (CK0) avente la prima frequenza e in quadratura rispetto al segnale di riferimento, un secondo segnale demodulante (CK90) avente la prima frequenza e in fase rispetto al segnale di riferimento, lo stadio di elaborazione (30) essendo configurato per estrarre la prima componente del segnale di acquisizione utilizzando il primo segnale demodulante, lo stadio di correzione di quadratura (37; 137) essendo configurato per estrarre la seconda componente del segnale di acquisizione utilizzando il secondo segnale demodulante.
10. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4-9, in cui il modulatore comprende inoltre un secondo condensatore variabile (70; 170A, 170B) e un registro (68), il secondo condensatore variabile avendo un primo terminale (71; 173) accoppiato al nodo di ingresso (17; 113, 114) dello stadio di ingresso (20; 120) e un secondo terminale (72; 171) configurato per ricevere una seconda tensione di ingresso (VCANC-H; VR+, VR-) funzione del segnale di riferimento, il registro (68) essendo configurato per generare un segnale di correzione di calibrazione (NH, sH), il segnale di correzione di calibrazione (NC) essendo configurato per impostare un valore di capacit? di calibrazione del secondo condensatore variabile.
11. Circuito di controllo (104) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, avente una architettura di tipo differenziale, in cui lo stadio di ingresso (120) ha un primo ingresso (113) e un secondo ingresso (114) ed ? configurato per ricevere un segnale di misura di tipo differenziale dal giroscopio MEMS e un segnale di cancellazione di quadratura (ICANC+, ICANC-) di tipo differenziale dallo stadio di correzione di quadratura (137).
12. Giroscopio MEMS (1; 100) comprendente un circuito di controllo (4; 104) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e un sistema oscillante (3; 103) configurato per generare il segnale di misura (SM).
13. Metodo di controllo per un giroscopio MEMS (1; 100) comprendente un circuito di controllo (4; 104), il metodo di controllo comprendendo, da parte del circuito di controllo:
ricevere un segnale di misura (SM) avente una componente di quadratura (IQ) e una componente di rilevamento (ICor) dal giroscopio MEMS;
acquisire un segnale di ingresso (SM+SCANC), il segnale di ingresso essendo funzione del segnale di misura e di un segnale di cancellazione di quadratura (SCANC, ICANC; ICANC+, ICANC-);
generare un segnale di acquisizione (SS; VS+, VS-) in risposta all?acquisizione del segnale di ingresso;
estrarre una prima componente (SS-DEM; VS-DEM) del segnale di acquisizione (SS; VS+, VS-) indicativa della componente di rilevamento del segnale di misura, la prima componente del segnale di acquisizione avendo una banda di frequenze di rilevamento;
estrarre una seconda componente (SQ-DEM; VQ-DEM+, VQ-DEM-) del segnale di acquisizione (SS; VS+, VS-) indicativa della componente di quadratura del segnale di misura; e generare il segnale di cancellazione di quadratura (SCANC, ICANC; ICANC+, ICANC-) a partire da un segnale di riferimento (SR, VCANC-C; VC+, VC-),
in cui il segnale di cancellazione di quadratura ? un segnale modulato in funzione della seconda componente del segnale di acquisizione, ad una frequenza di aggiornamento (fFS) che ? esterna alla banda di frequenze di rilevamento.
14. Metodo di controllo secondo la rivendicazione precedente, in cui generare il segnale di cancellazione di quadratura comprende:
filtrare la seconda componente del segnale di acquisizione, generando un segnale filtrato (Sf; VF+, VF-);
generare, a partire dal segnale filtrato e da parte di un quantizzatore (43) comandato da un segnale di clock di aggiornamento (CKFS) avente la frequenza di aggiornamento, un segnale digitale di correzione (NC, sC) avente un tasso di dati pari alla frequenza di aggiornamento; e
modulare ampiezza e/o fase del segnale di cancellazione di quadratura in funzione del segnale digitale di correzione, in modo da cancellare la componente di quadratura (IQ) del segnale di misura nel segnale di ingresso (SM+SCANC).
15. Metodo di controllo secondo la rivendicazione precedente, in cui il segnale di clock di aggiornamento ? sincronizzato con gli attraversamenti di zero del segnale di riferimento (SR, VR+, VR-).
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