監視加速計的系統及方法
2023-05-09 10:58:26
監視加速計的系統及方法
【專利摘要】本發明涉及監視加速計的系統及方法。提供了監視MEMS加速計（100）的操作的系統及方法。在這些實施例中，具有正向通路（114）的控制迴路（112）耦合至MEMS加速計換能器（110），並提供了測試信號發生器（124）和測試信號檢測器（126）。測試信號發生器（124）被配置為生成測試信號並且在MEMS加速計換能器（110）的操作期間將該測試信號施加於控制迴路（112）的正向通路（114）。測試信號檢測器（126）被配置為從該控制迴路接收輸出信號並檢測該測試信號在輸出信號中的效果。最後，測試信號檢測器還被配置為生成指示該感測設備的操作的監視輸出，以提供對MEMS加速計的操作的連續監視。
【專利說明】監視加速計的系統及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明總體上涉及微機電系統(MEMS )設備。更具體地說，本發明涉及監視MEMS加速計的操作。
【背景技術】
[0002]近年來，微機電系統(MEMS)技術被廣泛地普及，因為它提供了一種製作非常小的機械結構，並且能用傳統的批量半導體加工技術在單個襯底上將這些結構與電氣設備進行集成的方法。MEMS的一個常見的應用是傳感器設備的設計和製作。MEMS傳感器被廣泛地使用於各種應用中，例如汽車、慣性制導系統、家用電器、遊戲設備、各種設備的保護系統、以及很多其它的工業、科學、以及工程系統。
[0003]MEMS傳感器的一個例子是MEMS加速計。MEMS加速計對加速度或加速力敏感。這些力可以是靜態的，例如重力的恆定力，或者它們也可以是動態的，通過移動或振動傳感器而產生。加速計可以沿著一個、兩個或三個軸或方向感測加速力。根據該信息，其中安裝有加速計的設備的移動或定向可以被確定。
[0004]通常，MEMS加速計以電容的變化來對加速度做出反應，這將導致被連接到傳感器的通電電路的輸出發生變化。MEMS加速計的一個常見形式使用了在襯底上在加速度下移動的可移動元件或板。可移動元件的移動改變了電容，並且連接到MEMS加速計結構的電路可以測量電容的變化以確定加速力。這種MEMS加速計被廣泛應用於各種感測應用中。例如，車輛或汽車應用可以使用MEMS加速計以確定何時利用車輛安全氣囊或激活穩定性和/或牽引控制系統。此外，消費者電子設備(例如視頻遊戲控制器、個人媒體播放器、行動電話以及數位相機)也可以在各種應用中使用MEMS加速計以檢測定向和/或響應設備的運動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]通過結合附圖進行考慮並參閱【具體實施方式】以及權利要求書，對本發明可以有比較完整的理解。應注意這些附圖不一定按比例繪製，並且在全部附圖中相似的附圖標記指示類似的項，以及:
[0006]圖1是根據本發明的實施例的具有監視的MEMS加速計的感測部分的示意圖；
[0007]圖2是根據本發明的實施例的具有監視的MEMS加速計的感測部分的示意圖；
[0008]圖3是根據本發明的實施例的測試信號發生器的示意圖；
[0009]圖4是根據本發明的實施例的加法器和放大器的示意圖；以及
[0010]圖5是根據本發明的實施例的測試信號檢測器的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下【具體實施方式】實際上僅僅是說明性的，並不旨在限定本發明主題的實施例或此類實施例的應用和使用。此外，不希望被之前的【技術領域】、【背景技術】或下面的【具體實施方式】中的任何明示或暗示的理論所限定。[0012]以下描述指出元件或節點或特徵部被「連接」或「耦合」在一起。正如本發明所使用的，除非明確說明，否則，「連接」意味著一個元件被直接結合到另一個元件(或直接與另一個元件通信)，而不一定是機械地結合。同樣，除非明確說明，否則「耦合」意味著一個元件被直接或間接地結合到另一個元件(直接或間接地與另一個元件通信)，而不一定是機械地結合。因此，雖然附圖中所示的原理圖示出了元件的示例布置，但附加的中間元件、設備、特徵部或組件可以存在於所描述的主題的實施例中。
[0013]簡便起見，關於微機電系統(MEMS)製作和開發、MEMS感測、模擬電路設計的傳統技術以及系統(以及系統的各操作組件)的其它功能方面在本發明中可能沒有詳細描述。此夕卜，本公開所包含的各個附圖中所示的連接線旨在指示各元件之間的示例功能關係和/或物理耦合。應注意，很多另選的或附加的功能關係或物理連接可以存在於本主題的實施例中。應理解，本公開所描述的電路可以在矽或另一種半導體材料中實現，或者另選地通過它們的軟體代碼指示法來實現。此外，某些術語也可以在以下說明書中使用以僅用於參考，因此並不旨在限定，並且除非上下文清楚地指出，術語「第一」、「第二」以及指代結構的其它這種數字術語並不暗示序列或順序。
[0014]本公開所描述的各種實施例提供了用於監視感測設備的操作的系統及方法，特別是，用於監視MEMS加速計的操作的系統及方法。在這些實施例中，控制迴路耦合至MEMS加速計換能器，並且提供了測試信號發生器和測試信號檢測器。測試信號發生器被配置為在所述MEMS加速計換能器的操作期間生成測試信號並且將所述測試信號施加於所述控制迴路的正向通路。測試信號檢測器被配置為從所述控制迴路接收輸出信號並解調該輸出信號以檢測該測試信號的效果。最後，測試信號檢測器還被配置為至少部分基於所檢測到的測試信號的效果來生成指示該感測設備的操作的監視輸出。因此，該系統能夠被提供用於連續地監視該MEMS加速計的操作。
[0015]特別地，監視輸出信號可以被用於連續地驗證MEMS加速計正常地運行並提供良好的數據。這種自我監視可以覆蓋實質上的整個系統，並且特別是在MEMS加速計中的信號處理、控制迴路和輸出電路。該監視可以提供對MEMS加速計的操作的連續檢查，因此，可以被用於對實質上整個系統進行自我監視。
[0016]這樣用於監視MEMS加速計的操作的系統可以給那些使用了 MEMS加速計的裝置以及系統增加整個系統的可靠性。例如，在車輛穩定控制的應用中，MEMS加速計被用於確定何時需要激活主動穩定控制。在這樣的系統中，由各種實施例提供的自我監視提供了更好地保證車輛穩定控制的適當運行的能力，從而可以更好地處理在機動車輛中常見的嚴酷和不利環境。
[0017]通常，MEMS加速計針對加速度感測電容的變化。MEMS加速計的一個常見形式使用感測換能器，該感測換能器具有在參考襯底上在加速度下移動的可移動元件。可移動元件的移動改變了電容，並且MEMS加速計結構可以測量電容的變化以確定加速力。
[0018]當參考襯底受到產生加速力的變化的力的時候，這種變化產生由感測測量電極測量的電容變化，其中該電極對感測質塊的振蕩進行感測。以這種方式，MEMS加速計的感測換能器可以提供對加速力的測量。
[0019]很多典型的MEMS加速計使用具有反饋通路的控制迴路以控制感測換能器的運動。通常，控制迴路提供負反饋，該負反饋將換能器的可移動元件的位置保持為接近一個參考值。此外，位於迴路的正向通路中的換能器的組件(例如，圖2中的包含彈簧常數的232和234)的變化通過該迴路的迴路增益而衰減。
[0020]根據一個實施例，提供了包括MEMS加速計換能器、控制迴路、測試信號發生器和測試信號檢測器的感測設備。該控制迴路耦合至MEMS加速計換能器的輸出，並具有生成該感測設備的輸出的正向通路和將該感測設備的輸出反饋回到該MEMS加速計換能器的反饋通路(但是在一些實施例中，感測設備的輸入和輸出使用埠或電極)。測試信號發生器被配置為生成測試信號和解調信號，其中測試信號和解調信號是頻率相等的。測試信號發生器被配置為在該感測設備的操作期間將測試信號施加於該控制迴路的正向通路，並且將解調信號提供給測試信號檢測器。測試信號檢測器被配置為從反饋迴路接收感測設備的輸出，並通過使用解調信號解調感測設備的輸出以檢測測試信號的效果。最後，該測試信號檢測器還被配置為至少部分基於所檢測到的測試信號的效果生成指示該感測設備的操作的監視輸出。
[0021 ] 現在轉到圖1，圖1示出了包括具有自我監視的MEMS加速計換能器110的加速計100的簡化示意圖。MEMS加速計換能器110耦合至控制迴路112。該控制迴路包括生成加速計100的輸出的正向通路114和將該輸出反饋回到MEMS加速計換能器110的反饋通路116。在該簡化例子中，該控制迴路包括信號處理塊118和加法器120。再次，應注意，圖1是概念圖，因此沒有顯示出典型的實現方式的所有元件。例如，典型的實現方式在控制迴路112中將包括附加的信號處理元件。
[0022]根據本公開所描述的實施例，該感測設備還包括測試信號發生器124和測試信號檢測器126。測試信號發生器124被配置為生成測試信號並且將該測試信號施加於控制迴路112的正向通路114。測試信號檢測器126耦合至加速計100的輸出。而且，在所示的實施例中，測試信號檢測器126被配置為從測試信號發生器124接收解調信號。測試信號檢測器126解調該輸出以檢測該輸出中的測試信號的效果。最後，測試信號檢測器126被配置為至少部分基於所檢測到的該測試信號的效果生成指示該感測設備的操作的監視輸出。
[0023]監視輸出提供了對系統操作的指示，從而提供了自我監視，該自我監視對加速計100是否適當運行並提供良好的數據進行驗證。此外，因為測試信號被注入到控制迴路112的正向通路114，隨後又被反饋回到MEMS加速計換能器110，這樣的自我監視提供了可以覆蓋幾乎整個系統的健康指示。這包括監視MEMS加速計換能器110以及換能器與電子讀出電路之間的接口，其中它們很可能是失效的或具有操作參數偏差的組件。此外，將測試信號被注入到正向通路可以簡化設計，因為不需要使用複雜的多位轉換器，可能需要該複雜多位轉換器以用於注入到反饋通路。
[0024]此外，因為測試信號被生成以不幹擾加速計100的正常操作，系統能夠提供對加速計100的操作的連續監視，而不阻止MEMS加速計100的正常操作。
[0025]通常，測試信號發生器124被配置為生成測試信號，該測試信號可以被注入到速率反饋控制迴路而不幹擾MEMS加速度傳感器110的正常操作。此外，期望使用相對不受被自然產生的幹擾源模仿的影響的測試信號。由於這個原因，測試信號發生器可以配置為生成被調製的測試信號。在一個特定例子中，測試信號發生器124通過使用調製技術生成用作測試信號的方形波。
[0026]在一個進一步的變形中，測試信號發生器124還另外地被配置為設置測試信號的振幅。正如在下面將要更詳細描述的，測試信號檢測器126可以被配置為確定從正交反饋信號解調的測試信號的振幅的測量值。
[0027]現在轉到圖2，示出了包括具有自我監視的MEMS加速計換能器210的感測設備200的示意圖。MEMS加速計換能器210耦合至控制迴路212。通常，控制迴路212提供sigma-delta類型的力反饋以控制器換能器212的操作。控制迴路212包括生成感測設備200的輸出的正向通路214和將感測設備200的輸出反饋回到MEMS加速計換能器210的反饋通路216。在該例子中，從概念上講，MEMS加速計換能器210包括驅動質塊230、力-位移(F/d)轉換器232、位移-電容(d/C)轉換器234以及電壓-力(V/F)轉換器236。在該例子中，控制迴路212的正向通路214包括電容-電壓(C/V)轉換器238、加法器240、前置放大器242、控制濾波器244、量化器246以及數模轉換器(DAC)248。在感測設備200的操作期間，參考襯底受到加速力，並且質塊230相對於參考襯底將產生與加速力成正比的量的位移。該位移導致由d/C轉換器234生成的電容的變化，其由C/V轉換器238轉換成電信號。
[0028]該電信號被前置放大器242放大並被控制濾波器244過濾。所生成的信號被傳遞到量化器246以產生感測設備200的輸出。因此，該輸出信號是量化信號，該量化信號與通過使用MEMS加速計換能器210中的質塊230所測量的加速力成正比。
[0029]除了提供加速力的測量值，輸出信號也被傳遞到DAC248。可以包括單一位轉換器或多位轉換器的DAC248將量化的輸出轉換成電壓並在V/F轉換器236將該電壓反饋回到MEMS加速計換能器210，在V/F轉換器236中它被用於通過施加偏置力提供負反饋，以抵消被施加於參考襯底的加速力。
[0030]根據本公開所描述的實施例，感測設備200還包括測試信號發生器224和測試信號檢測器226。測試信號發生器224被配置為生成測試信號並且將該測試信號施加於控制迴路212。特別地，通過使用加法器240，測試信號在合適的點加到迴路的正向通路214中。正如在下面將要更詳細地描述的，測試信號優選被配置為不幹擾輸出信號或將輸出信號反饋回到MEMS加速計換能器210。
[0031]被施加於輸出信號載波的測試信號的效果通過前置放大器242、控制濾波器244以及量化器246被傳遞到測試信號檢測器226。測試信號檢測器226解調輸出信號以檢測測試信號在輸出信號中的效果。最後，測試信號檢測器226被配置為至少部分基於該測試信號的該檢測效果生成指示該感測設備的操作的監視輸出。
[0032]監視輸出提供了對系統操作的指示，從而提供了連續的自我監視，該自我監視對MEMS感測設備200是否適當運行並提供良好的數據進行驗證。此外，因為測試信號被注入到控制迴路的正向通路，這樣的自我監視系統可以檢測與F/d轉換器232、d/C轉換器234、C/V轉換器238、V/F轉換器236以及DAC248相關的操作參數的變化。
[0033]現在轉到圖3，示出了示例測試信號發生器300。通常，測試信號發生器300被配置為生成測試信號，該測試信號可以被注入到控制迴路的正向通路，而不幹擾MEMS加速計的正常操作。此外，測試信號被生成以包含正常地在環境中不能找到的頻率組成。而且，在該實施例中，測試信號發生器300還被配置為生成可以被用於從感測設備的輸出信號提取測試信號的解調信號。在該實施例中，所生成的解調信號具有與尚未獨立生成的測試信號的頻率和相位組成相同的頻率和相位組成。因為解調信號等價於測試信號，解調信號可以被用於解調感測設備的輸出信號以及將測試信號和加速信號分開。
[0034]通常，測試信號發生器300生成一種類型的調製信號。更具體地，測試信號發生器300通過使用雙邊帶抑制載波調製生成測試信號。在圖3的實施例中，測試信號發生器300包括第一時鐘302、第二時鐘304、分頻器306、308、310和312、混頻器314、316和318、以及可控偏移電壓320。通常，時鐘302給分頻器306和308提供了輸入，其分別以M和N對時鐘信號進行分頻，其中M和N是不同質數，並且所生成的分頻時鐘信號通過混頻器314 —起被進行異或運算。同樣，時鐘304給分頻器310和312提供了輸入，其分別以M和N對時鐘信號進行分頻，並且所生成的分頻時鐘信號通過混頻器318 —起被進行異或運算。在每種情況下，其結果是調製方形波，其頻率和相位組成不容易被自然產生的幹擾源模仿。並且，因為相同的過程被用於生成測試信號和解調信號，解調信號可以被用於從輸出信號解調測試信號。
[0035]可控偏移電壓320和混頻器316被提供以便於控制測試信號的振幅。正如在下面將要更詳細描述的，測試信號檢測器可以被配置為測量從感測系統的輸出解調的測試信號的振幅。
[0036]如上面所提到的，測試信號發生器300還被配置為生成可以被用於從感測設備的輸出解調測試信號的解調信號。在圖示的實施例中，解調信號是獨立於測試信號而生成的，但是具有相同的頻率和相位組成。這減小了在測試系統中不可檢測的失敗的概率。特別地，因為測試信號和解調信號被獨立地生成，它們同時失效就不大可能。這減小了將測試信號發生器未能生成測試信號解釋為系統正常操作的證據的概率。
[0037]最後，應注意，測試信號發生器300僅僅是可以使用的測試信號發生器的類型的一個例子。作為另一個例子，方形波時鐘和可控DC信號可以被用於設置具有恆定基頻的方形波的振幅。這樣相對簡單的方形波可以被用作測試信號，其中幹擾不太可能是問題，因此將不需要通過使用圖3的兩個分頻器產生的那樣的被調製的方形波。
[0038]現在轉到圖4，示意說明了示例加法器400和放大器402。加法器400和放大器402是可以被用於感測設備的加法器和放大器的類型的例子。例如，加法器400和放大器402可以被用於實現感測設備200中的加法器240和前置放大器242。在該實施例中，加法器400使用一對電容以對測試信號和C/V輸出進行求和,而在放大器402內使用電容負反饋配置。這使得測試信號通過輸入電容器被注入到放大器402虛地。此外，這使得加法器400的增益通過選擇適當的電容值被配置。加法器400的增益的這種配置可以以與圖3的可控偏移電壓320 —起或代替可控偏移電壓320的方式被用于振幅控制。
[0039]現在轉到圖5，示出了示例測試信號檢測器500。通常，測試信號檢測器500被配置為解調輸出，從而檢測測試信號在輸出信號中的效果。此外，測試信號檢測器500被配置為至少部分基於所檢測到的測試信號的效果生成指示感測設備的操作的監視輸出。在這種情況下，它是通過連續地評估解調輸出是否大於特定閾值並且隨後用累加器過濾該比較結果而進行的。測試信號檢測器500包括可控延遲506、混頻器508、濾波器510、比較器512以及累加器514。可控延遲506從測試信號發生器接收解調信號，並以可控的量延遲該信號，以等於發生在測試信號所用的通路的延遲。從而，該可控延遲使得解調信號被混頻器508使用，以解調輸出信號並且提取可能存在的任何測試信號。並且應注意，信號檢測器500在數字域內解調測試信號，這使得對測試信號的檢測也被數位化地完成。這可以提高對測試信號的檢測的精度和可靠性。
[0040]在混頻器508之前存在的測試信號通過所述混頻器和解調處理在頻率上被轉換為DC，並被傳遞到濾波器510，其中該濾波器510對測試信號進行濾波以移除測試信號頻率之外的任何信號。在一個實施例中，濾波器510是低通濾波器(LPF)，其移除已通過混頻器508在頻率上被轉換了(例如，感測設備和加速信號中的偏移)的任何大的自然產生的分量。通過在輸出中提取出的任何測試信號，比較器512將剩餘信號與第一閾值進行比較以確定測試信號是否存在。指示比較結果的輸出被提供給累加器514。累加器對比較輸出進行累力口，並提供指示MEMS加速計的操作的監視輸出。
[0041]作為一個例子，當比較器在預定數量的周期內未能感測測試信號的時候，比較器512和累加器514可以被配置為僅僅提供加速計失效的指示。例如，當測試信號的效果沒有被正確檢測到的時候，比較器512可以被實施以生成輸出脈衝。然後，累加器514可以被實施以計數這些脈衝，並且當脈衝的累加數量達到第二閾值的時候提供失效指示。這防止了監視輸出只針對測試信號不存在的間歇指示生成傳感器失效的指示，因此防止了監視不正確地將加速計識別為失效。
[0042]當然，測試信號檢測器500僅僅是可以被用於檢測感測設備的輸出中的測試信號的設備的類型的一個例子，並且其它檢測設備也可以被使用。例如，除了檢測測試信號在輸出信號中的效果，測試信號檢測器可以被配置為確定從感測設備的輸出中解調的測試信號的振幅。由此，可以確定MEMS加速計的驅動振幅的性能。在該實施例中，如果要求更高精度，比較器可以包含多個閾值(多位比較器)。在這樣的實現方式中，對由比較器提供的振幅的測量的確定指示系統是如何運行的。
[0043]因此，本公開所描述的各種實施例提供了用於監視感測設備的操作的系統及方法，特別是，用於監視MEMS加速計的操作的系統及方法。在這些實施例中，具有正向通路的控制迴路耦合至MEMS換能器，並且提供了測試信號發生器和測試信號檢測器。該測試信號發生器被配置為生成測試信號並且在該MEMS換能器的操作期間將該測試信號施加於該控制迴路的正向通路。該測試信號檢測器被配置為從控制迴路接收輸出信號並解調該輸出信號以檢測測試信號的效果。最後，該測試信號檢測器還被配置為至少部分基於所檢測到的該測試信號的效果生成指示該感測設備的操作的監視輸出。因此，該系統能夠提供對該MEMS加速計的操作的連續監視。
[0044]在一個實施例中，提供了用於監視感測設備的操作的系統，其中該感測設備包括微機電(MEMS)加速計換能器和具有正向通路的耦合至該MEMS加速計換能器的控制迴路，該系統包括:測試信號發生器，該測試信號發生器被配置為生成測試信號並且在該MEMS加速計換能器的操作期間將該測試信號施加於該控制迴路的正向通路；以及測試信號檢測器，該測試信號檢測器被配置為從該控制迴路接收輸出信號，並檢測該測試信號在輸出信號中的效果，該測試信號檢測器還被配置為至少部分基於所檢測到的該測試信號在輸出信號中的效果生成指示該感測設備的操作的監視輸出。
[0045]在另一個實施例中，提供了一種感測設備，該感測設備包括WiWi(MEMS)加速計換能器；耦合至該MEMS加速計換能器的控制迴路，該控制迴路具有生成該感測設備的輸出的正向通路和將該感測設備的輸出反饋回到該MEMS加速計換能器的反饋通路；測試信號發生器，該測試信號發生器被配置為生成測試信號和解調信號，其中該測試信號和該解調信號具有相同的頻率組成，並且其中該測試信號發生器被配置為在該感測設備的操作期間將該測試信號施加於該控制迴路的正向通路；以及測試信號檢測器，該測試信號檢測器被配置為從該控制迴路接收該感測設備的輸出並通過使用該解調信號解調該感測設備的輸出以檢測該測試信號的效果，該測試信號檢測器還被配置為至少部分基於該測試信號的效果來生成指示該感測設備的操作的監視輸出。
[0046]在一個實施例中，提供了一種監視感測設備的操作的方法，其中該感測設備包括微機電(MEMS )加速計換能器和具有正向通路的、耦合至該MEMS加速計換能器的控制迴路，該方法包括:生成測試信號；在該MEMS加速計換能器的操作期間將該測試信號施加於該控制迴路的正向通路；從該控制迴路接收輸出信號；檢測該測試信號在輸出信號中的效果；以及至少部分基於所檢測到的該測試信號的效果來生成指示該感測設備的操作的監視輸出。
[0047]雖然本發明的優選實施例已被詳細說明並描述，很明顯對本領域技術人員來說，在不脫離本發明的主旨或所附權利要求書的範圍的情況下可以進行各種修改。因此，應理解示例實施例僅僅是例子，它們並不旨在限定本發明的範圍、應用或配置。
【權利要求】
1.一種用於監視感測設備的操作的系統，其中所述感測設備包括微機電(MEMS)加速計換能器、和具有正向通路的、耦合至所述MEMS加速計換能器的控制迴路，所述系統包括: 測試信號發生器，所述測試信號發生器被配置為生成測試信號並且在所述MEMS加速計換能器的操作期間將所述測試信號施加於所述控制迴路的所述正向通路；以及 測試信號檢測器，所述測試信號檢測器被配置為從所述控制迴路接收輸出信號並檢測測試信號在所述輸出信號中的效果，所述測試信號檢測器還被配置為至少部分基於所檢測到的測試信號在所述輸出信號中的效果生成指示所述感測設備的操作的監視輸出。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述測試信號發生器耦合至所述測試信號檢測器，以給所述測試信號檢測器提供解調信號，其中所述解調信號具有等同於所述測試信號的頻率組成，並且其中所述測試信號檢測器被配置為通過使用所述解調信號解調所述輸出信號來檢測測試信號在所述輸出信號中的效果。
3.根據權利要求1所述的系統，其中所述測試信號發生器使用調製技術來生成所述測試信號。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述測試信號發生器包括具有輸出的第一時鐘、具有輸出的第一分頻器、和具有輸出的第二分頻器，所述第一時鐘的輸出耦合至所述第一分頻器和所述第二分頻器，並且其中所述測試信號發生器通過對所述第一分頻器的輸出和所述第二分頻器的輸出進行異或運算來生成所述測試信號。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述第一分頻器以第一質數進行分頻，並且其中所述第二分頻器以不同於所述第一質數的第二質數進行分頻。
6.根據權利要求4所述的系統，其中所述測試信號發生器還包括具有輸出的第二時鐘、具有輸出的第三分頻器、和具有輸出的第四分頻器，所述第二時鐘的輸出耦合至所述第三分頻器和所述第四分頻器，並且其中所述測試信號發生器通過對所述第三分頻器的輸出和所述第四分頻器的輸出進行異或運算來生成解調信號，並且其中所述解調信號被提供給所述測試信號檢測器。
7.根據權利要求1所述的系統，其中所述測試信號檢測器被配置為通過使用從所述測試信號發生器接收到的解調信號解調所述輸出信號來檢測測試信號在所述輸出信號中的效果。
8.根據權利要求7所述的系統，其中所述測試信號檢測器包括比較器和累加器，並且其中所述測試信號檢測器通過使用所述比較器將解調的輸出信號與閾值進行比較，並且其中所述測試信號檢測器通過使用所述累加器來累加所述比較器的輸出，並且其中所述監視輸出是至少部分基於累加的比較器的輸出來生成的。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述測試信號檢測器還被配置為確定所檢測到的所述檢測信號的效果的振幅的測量值。
10.一種感測設備，包括: 微機電(MEMS)加速計換能器； 耦合至所述MEMS加速計換能器的控制迴路，所述控制迴路具有生成所述感測設備的輸出的正向通路和將所述感測設備的輸出反饋回到所述MEMS加速計換能器的反饋通路； 測試信號發生器，所述測試信號發生器被配置為生成測試信號和解調信號，其中所述測試信號和所述解調信號具有相同頻率組成，並且其中所述測試信號發生器被配置為在所述感測設備的操作期間將所述測試信號施加於所述控制迴路的所述正向通路；以及 測試信號檢測器，所述測試信號檢測器被配置為從所述控制迴路接收所述感測設備的輸出並通過使用所述解調信號解調所述感測設備的輸出以檢測測試信號在所述感測設備的輸出中的效果，所述測試信號檢測器還被配置為至少部分基於所檢測到的測試信號在所述感測設備的輸出中的效果來生成指示所述感測設備的操作的監視輸出。
11.根據權利要求10所述的感測設備，其中所述測試信號發生器包括具有輸出的第一時鐘、具有輸出的第一分頻器和具有輸出的第二分頻器，所述第一時鐘的輸出耦合至所述第一分頻器和所述第二分頻器，並且其中所述測試信號發生器被配置為通過對所述第一分頻器的輸出和所述第二分頻器的輸出進行異或運算來生成所述測試信號，其中所述第一分頻器被配置為以第一質數進行分頻，並且所述第二分頻器被配置為以不同於所述第一質數的第二質數進行分頻。
12.根據權利要求10所述的感測設備，其中所述感測設備的輸出是量化的輸出，並且其中所述測試信號檢測器包括比較器和累加器，並且其中所述測試信號檢測器通過使用所述比較器來將所述感測設備的解調的輸出信號和第一閾值進行比較，並且其中所述測試信號檢測器通過使用所述累加器來累加所述比較器的輸出，並且其中當累加的輸出超過第二閾值的時候，生成所述監視輸出。
13.—種監視感測設備的操作的方法，其中所述感測設備包括微機電(MEMS)加速計換能器、和具有正向通路、耦合至所述MEMS加速計換能器的控制迴路，所述方法包括: 生成測試信號； 在所述MEMS加速計換能 器的操作期間將所述測試信號施加於所述控制迴路的所述正向通路； 從所述控制迴路接收輸出信號； 檢測測試信號在所述輸出信號中的效果；以及 至少部分基於所檢測到的測試信號的效果來生成指示所述感測設備的操作的監視輸出。
14.根據權利要求13所述的方法，其中檢測測試信號在所述輸出信號中的效果包括通過使用解調信號來解調所述輸出信號。
15.根據權利要求13所述的方法，其中生成所述測試信號包括生成調製信號。
16.根據權利要求13所述的方法，其中生成所述測試信號包括用第一分頻器對第一時鐘進行分頻以生成第一分頻器輸出，用第二分頻器對所述第一時鐘進行分頻以生成第二分頻器輸出，以及對所述第一分頻器輸出和所述第二分頻器輸出進行異或運算以生成所述測試信號。
17.根據權利要求16所述的方法，其中用所述第一分頻器對所述第一時鐘進行分頻包括以第一質數進行分頻，並且其中用所述第二分頻器對所述第一時鐘進行分頻包括以不同於所述第一質數的第二質數進行分頻。
18.根據權利要求16所述的方法，其中檢測測試信號在所述輸出信號中的效果包括使用解調信號解調所述輸出信號，並且所述方法還包括通過如下方式生成所述解調信號:用第三分頻器對第二時鐘進行分頻以生成第三分頻器輸出，用第四分頻器對所述第二時鐘進行分頻以生成第四分頻器輸出，以及對所述第三分頻器輸出和所述第四分頻器輸出進行異或運算。
19.根據權利要求13所述的方法，其中至少部分基於所檢測到的測試信號的效果來生成指示所述感測設備的操作的所述監視輸出包括將解調的輸出信號和閾值進行比較，並且累加所述比較的輸出。
20.根據權利要 求13所述的方法，還包括確定所檢測到的測試信號的效果的振幅的測量值。
【文檔編號】G01P15/125GK104034920SQ201410079550
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月6日 優先權日:2013年3月8日
【發明者】D·方, K·L·卡拉維爾, H·羅瑞克, M·A·馬古利斯, M·E·施拉曼 申請人:飛思卡爾半導體公司