JP6461993B2 - 加速度計 - Google Patents
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Description
印加された加速度に応じて面内感知方向において直線的に動作可能なように、弾性支持脚によって固定基板に取り付けられた略平面のプルーフマスと、
感知方向と略垂直にかつ感知方向において間隙を介してプルーフマスから延在する可動の容量電極フィンガの第1および第2の組と、
感知方向と略垂直にかつ感知方向において間隙を介して延在する固定された容量電極フィンガの第1および第2の組であって、固定された容量電極フィンガの第1の組が、可動の容量電極フィンガの第1の組と互いに入り込んで配置され、固定された容量電極フィンガの第2の組が、可動の容量電極フィンガの第2の組と互いに入り込んで配置されている、固定された容量電極フィンガの第1および第2の組と、
を備えており、
方法は、
同相のパルス幅変調(PWM)駆動信号を固定された容量電極フィンガの第1の組に、かつ対応する逆位相のパルス幅変調(PWM)駆動信号を固定された容量電極フィンガの第2の組に印加することと、
プルーフマスの変位を感知し、PWM駆動信号における各パルスのマーク長を増大または減少することによってマークスペース比を変化させて、印加された加速度の慣性力を平衡化し、プルーフマスをゼロ位置に維持するための正味の静電復元力をプルーフマスに付与することと、
プルーフマスをゼロ位置に維持するのに必要なマークスペース比が所定の上限または下限閾値を超過したときを検出することと、
x≧1、y>1である、yサイクルごとにxパルスを拡張または減少することによってPWM駆動信号をさらに変調することによって、他のパルスのマーク長をさらに増大または減少することなく、上限または下限閾値を超過する平均マークスペース比を付与することと、
を含む。
印加された加速度に応じて面内感知方向において直線的に動作可能なように、弾性支持脚によって固定基板に取り付けられた略平面のプルーフマスと、
感知方向と略垂直にかつ感知方向において間隙を介してプルーフマスから延在する可動の容量電極フィンガの第1および第2の組と、
感知方向と略垂直にかつ感知方向において間隙を介して延在する固定された容量電極フィンガの第1および第2の組であって、固定された容量電極フィンガの第1の組が、可動の容量電極フィンガの第1の組と互いに入り込んで配置され、固定された容量電極フィンガの第2の組が、可動の容量電極フィンガの第2の組と互いに入り込んで配置されている、固定された容量電極フィンガの第1および第2の組と、
同相のPWM駆動信号を固定された容量電極フィンガの第1の組に、かつ対応する逆位相のPWM駆動信号を固定された容量電極フィンガの第2の組に印加するように配置されたパルス幅変調(PWM)駆動信号発生器と、
プルーフマスの変位を感知するように配置された回路、およびPWM駆動信号における各パルスのマーク長を増大または減少することによってマークスペース比を変化させ、そして印加された加速度の慣性力を平衡化し、プルーフマスをゼロ位置に維持するための正味の静電復元力をプルーフマスに付与するように配置されたPWMマークスペース比発生器と、
プルーフマスをゼロ位置に維持するのに必要なマークスペース比が所定の上限または下限閾値を超過したときを検出するように配置されたPWMマークスペース比検出器と、
x≧1、y>1である、yサイクルごとにxパルスを拡張または減少し、他のパルスのマーク長をさらに増大または減少することなく、上限または下限閾値を超過する平均マークスペース比を付与するように配置された、PWM駆動信号発生器のための変調器と、
を備えている静電容量型加速度計が提供される。
Claims (15)
- 静電容量型加速度計の閉ループ動作のための方法であって、
静電容量型加速度計が、
印加された加速度に応じて面内感知方向において直線的に動作可能なように、弾性支持脚によって固定基板に取り付けられた略平面のプルーフマスと、
前記感知方向と略垂直にかつ前記感知方向において間隙を介して前記プルーフマスから延在する可動の容量電極フィンガの第1および第2の組と、
前記感知方向と略垂直にかつ前記感知方向において間隙を介して延在する固定された容量電極フィンガの第1および第2の組であって、前記固定された容量電極フィンガの第1の組が、前記可動の容量電極フィンガの第1の組と互いに入り込んで配置され、前記固定された容量電極フィンガの第2の組が、前記可動の容量電極フィンガの第2の組と互いに入り込んで配置されている、固定された容量電極フィンガの第1および第2の組と、
を備えており、
当該方法が、
同相のパルス幅変調(PWM)駆動信号を前記固定された容量電極フィンガの第1の組に、かつ対応する逆位相のパルス幅変調(PWM)駆動信号を前記固定された容量電極フィンガの第2の組に印加することと、
前記プルーフマスの変位を感知し、前記PWM駆動信号における各パルスのマーク長を増大または減少することによってマークスペース比を変化させて、前記印加された加速度の慣性力を平衡化し、前記プルーフマスをゼロ位置に維持するための正味の静電復元力を前記プルーフマスに付与することと、
前記プルーフマスを前記ゼロ位置に維持するのに必要な前記マークスペース比が所定の上限または下限閾値を超過したときを検出することと、
x≧1、y>1である、yサイクルごとにxパルスを拡張または減少することによって前記PWM駆動信号をさらに変調することによって、他のパルスの前記マーク長をさらに増大または減少することなく、前記上限または下限閾値を超過する平均マークスペース比を付与することと、
を含むことを特徴とする、静電容量型加速度計の閉ループ動作のための方法。 - 前記所定の上限閾値が約90:10であり、かつ/または前記所定の下限閾値が約10:90であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- yサイクルごとのxパルスの拡張が、前記xパルスの前記マーク長を略100%に拡張することを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- yサイクルごとのxパルスの減少が、前記xパルスの前記マーク長を略0%に減少することを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記PWM駆動信号のさらなる変調が、4サイクルごとに1つ、2つまたは3つのパルスを拡張または減少することを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- yサイクルごとの前記xについての前記プルーフマスの前記変位の感知の出力が無視されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記ゼロ位置からの前記プルーフマスの前記変位に起因する前記必要な静電復元力を示す信号出力(40)を提供することをさらに含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記同相のPWM駆動信号と前記逆位相のPWM駆動信号とを比較して、前記印加された加速度を示す信号出力(30)を生成することをさらに含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 印加された加速度に応じて面内感知方向において直線的に動作可能なように、弾性支持脚によって固定基板に取り付けられた略平面のプルーフマスと、
前記感知方向と略垂直にかつ前記感知方向において間隙を介して前記プルーフマスから延在する可動の容量電極フィンガの第1および第2の組と、
前記感知方向と略垂直にかつ前記感知方向において間隙を介して延在する固定された容量電極フィンガの第1および第2の組であって、前記固定された容量電極フィンガの第1の組が、前記可動の容量電極フィンガの第1の組と互いに入り込んで配置され、前記固定された容量電極フィンガの第2の組が、前記可動の容量電極フィンガの第2の組と互いに入り込んで配置されている、固定された容量電極フィンガの第1および第2の組と、
同相のPWM駆動信号を前記固定された容量電極フィンガの第1の組に、かつ対応する逆位相のPWM駆動信号を前記固定された容量電極フィンガの第2の組に印加するように配置されたパルス幅変調(PWM)駆動信号発生器と、
前記プルーフマスの変位を感知するように配置された回路、および前記PWM駆動信号における各パルスのマーク長を増大または減少することによってマークスペース比を変化させ、そして前記印加された加速度の慣性力を平衡化し、前記プルーフマスをゼロ位置に維持するための正味の静電復元力を前記プルーフマスに付与するように配置されたPWMマークスペース比発生器と、
前記プルーフマスを前記ゼロ位置に維持するのに必要な前記マークスペース比が所定の上限または下限閾値を超過したときを検出するように配置されたPWMマークスペース比検出器と、
x≧1、y>1である、yサイクルごとにxパルスを拡張または減少し、他のパルスの前記マーク長をさらに増大または減少することなく、前記上限または下限閾値を超過する平均マークスペース比を付与するように配置された、前記PWM駆動信号発生器のための変調器と、
を備えることを特徴とする静電容量型加速度計。 - 前記所定の上限閾値が約90:10であり、かつ/または前記所定の下限閾値が約10:90であることを特徴とする請求項9に記載の加速度計。
- 前記変調器が、前記xパルスの前記マーク長を略100%に拡張するように配置されることを特徴とする請求項9または10に記載の加速度計。
- 前記変調器が、前記xパルスの前記マーク長を略0%に減少するように配置されることを特徴とする請求項9または10に記載の加速度計。
- 前記変調器が、4サイクルごとに1つ、2つまたは3つのパルスを拡張または減少するように配置されることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載の加速度計。
- (i)前記ゼロ位置からの前記プルーフマスの前記変位に起因する前記必要な静電復元力を示す出力(40)を生成する出力信号回路、および(ii)前記印加された加速度を示す出力(30)を生成する、同相のPWM駆動信号と逆位相のPWM駆動信号とのための比較器を含む出力信号回路の少なくとも1つをさらに備えることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の加速度計。
- 前記互いに入り込んだ電極フィンガ間の最小ギャップを画定するバンプストップをさらに備えることを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載の加速度計。
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