华东光电集成器件研究所马涛获国家专利权
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龙图腾网获悉华东光电集成器件研究所申请的专利一种高精度MEMS硅谐振压力传感器数字化调试装置及其调试方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117232692B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310994551.3,技术领域涉及:G01L1/10;该发明授权一种高精度MEMS硅谐振压力传感器数字化调试装置及其调试方法是由马涛;郭靖静;赵鹏飞设计研发完成,并于2023-08-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高精度MEMS硅谐振压力传感器数字化调试装置及其调试方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种高精度MEMS硅谐振压力传感器数字化调试装置,由硅谐振压力传感器、单片接口电路、测量设备、FPGAMCU控制板和上位机组成;上位机中选择齐纳击穿管修调单元阵列的修调项目,根据传感器实际特性设定测试目标值后,进行串行试写,完成修调单元阵列的读取操作后,测量设备测量单片接口电路的电参数目标值,实际值与目标值一致调试结束,反之则重新开始。本发明的有益效果是,在不增加额外成本和传感器尺寸的条件下实现电路电性能参数的片上修调与固化,整个调试环节数字化、自动化程度高,调试效率高,易于操作;齐纳击穿管反向击穿后性能稳定,不存在存储单元高温漏电丢数的隐患,进一步提升了可靠性和工程适用性。
本发明授权一种高精度MEMS硅谐振压力传感器数字化调试装置及其调试方法在权利要求书中公布了:1.一种高精度MEMS硅谐振压力传感器数字化调试装置,其特征在于由硅谐振压力传感器敏感结构、单片接口电路、测量设备、FPGAMCU控制板和上位机控制模块组成; 所述上位机控制模块包括试写控制模块、读取控制模块和烧写控制模块三部分; 所述单片接口电路由电容检测电路、峰值检测电路、PI控制电路、移相电路和驱动电路、高压电荷泵和温度传感器、滤波电路、方波信号电路、频率输出电路和齐纳击穿管修调单元阵列组成; 电容检测电路将硅谐振压力传感器敏感结构电容变化量转化为正弦电压信号,正弦信号经过峰值检测电路与PI控制电路实现全波整流和稳幅控制,最终由移相电路和驱动电路产生静电激励电压信号,并将其反馈作用至硅谐振压力传感器敏感结构,实现整个谐振闭环的稳幅-稳频控制;另一路正弦测信号通过滤波电路、方波信号电路和频率输出电路,将正弦信号转换为方波信号,输出表征传感器检测压力值大小的频率信号至测量设备; 高压电荷泵和温度传感器提供了直流高电压和温度信息,用于提高和补偿压力传感器的检测灵敏度; 齐纳击穿管修调单元阵列,由一组齐纳击穿管修调单元组成,可对单片接口电路中各个功能模块的参数指标进行修调,包括环路增益、环路相位补偿、滤波特性、激励电压幅值和比例积分系数, 所述齐纳击穿管修调单元,由试写模块、烧写模块和读取模块三部分组成; 试写模块包括第1反相器和第2反相器、第3反相器和第4反相器分别组成状态锁存器,与第1开关管~第8开关管共同构成寄存器,其中第1反相器和第2反相器输入输出端互连,第1开关管的源极接地、漏极连接于第2开关管的源极,第2开关管的源极连接第1反相器的输入端,第1反相器的输出端连接第3开关管的源极,第3开关管的漏极连接第4开关管的源极,第4开关管的漏极接地,第1、第4开关管的栅极分别为数据输入+端和数据输入–端,第2、第3开关管的栅极分别为试写控制A; 第3反相器和第4反相器输入输出端互连,第5开关管的源极接第3反相器的输入端、漏极连接于第6开关管的源极,第6开关管的漏极接地,第7开关管的源极接地、漏极接第8开关管的源极,第8开关管的漏极接第3反相器的输出端作为单元输出端,第5、第8开关的栅极分别为试写控制B,第6、第7开关管的栅极分别连接第1反相器的输入端和输出端; 烧写模块由与门、第14开关管、齐纳击穿管、电阻器、第13开关管、大电流通道电源和逻辑电平电源组成,与门的一个输入端连接第3反相器的输出端、另一个输入端为烧写控制Z,与门的输出端连接第14开关管的栅极,第14开关管的漏极连接齐纳击穿管的阳极、源极接地,齐纳击穿管的阴极连接大电流通道电源和逻辑电平电源,电阻器的一端接第14开关管的漏极、另一端接第13开关管的栅极,第13开关管的漏极连接逻辑电平电源; 读取模块包括首尾串连的第5反相器和第6反相器,还包括第9开关管、第10开关管、第11开关管、第12开关管,第9开关管开关管的源极连接第3反相器的输入端、漏极连接第10开关管开关管的源极,第10开关管开关管的栅极连接第5开关管反相器的输入端、漏极连接第12开关管开关管的漏极并接地,第12开关管的栅极连接第5开关管反相器的输出端、源极连接第11开关管开关管的漏极,第11开关管开关管的栅极连接第9开关管开关管的栅极作为读取控制R2、漏极连接第3开关管反相器的输出端; 另外还设置了第15开关管、第16开关管,第15开关管开关管的漏极连接第14开关管开关管的漏极,第16开关管的漏极连接第13开关管开关管的源极,第15开关管和第16开关管的栅极并联作为读取控制R1,第15开关管和第16开关管的源极接地; 所述齐纳击穿管修调单元阵列,由至少两个齐纳击穿管修调单元组成,每个齐纳击穿管修调单元均包括试写控制AB、数据输入端+-、电源输出端、烧写控制Z、读取控制R1R2,修调单元4的数据输入端+-作为整个阵列的数据输入IN,每个修调单元的单元输出作为下一个修调单元的数据输入端+-,最后的修调单元4的单元输出端作为整个阵列的数据状态输出,每个修调单元的试写控制AB并联作为整个阵列的试写控制W,每个修调单元的读取控制R1R2并联作为整个阵列的读写控制R; 齐纳击穿管修调单元阵列中每一个修调单元输出端与下一个修调单元的输入端相连,构成一个串行控制的数据移位寄存器,齐纳击穿管修调单元阵列通过试写、读取、烧写、测试功能操作后,各个齐纳击穿管修调单元状态并行输出。
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