本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種放大器的輸入級電路、放大器、陀螺儀及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System；簡稱：MEMS)結(jié)構(gòu)的陀螺儀(gyroscope)具有體積小、重量輕、功耗低、易數(shù)字化等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于民用、國防領(lǐng)域。

微機電系統(tǒng)陀螺儀中應(yīng)用最廣泛的是振動陀螺儀，振動陀螺儀主要利用科里奧利力，將輸入角速度量轉(zhuǎn)換為位移，然后通過電壓或壓電等方式將位移檢測出來，位移量與施加的角速度量成正比，因此，通過檢測電容值的變化可以確定出角速度。

具體的，參照圖1，為微機械陀螺儀的簡化模型示意圖，質(zhì)量塊m在激勵電壓的驅(qū)動下，沿X軸方向(稱為：驅(qū)動方向)作往復振動，稱為驅(qū)動模態(tài)，通過與驅(qū)動方向相垂直的電容可以檢測到驅(qū)動模態(tài)信號，根據(jù)驅(qū)動模態(tài)信號可以確定出質(zhì)量塊在驅(qū)動方向上的振幅。當外部施加一個繞Z軸的角速度時，質(zhì)量塊受到科里奧利力的作用，產(chǎn)生Y軸方向(稱為：敏感方向)上的振動，稱為敏感模態(tài)，通過與敏感方向相垂直的電容可以檢測到敏感模態(tài)信號。陀螺儀的檢測電路在檢測到敏感模態(tài)信號后，通過放大器對信號進行放大，并將放大后的信號解調(diào)為直流信號。根據(jù)解調(diào)后的直流信號即可確定出質(zhì)量塊在敏感方向上的振幅，進而根據(jù)敏感方向上的振幅確定出角速度值。

其中，對敏感模態(tài)信號進行放大的放大器位于檢測電路的前端，其噪聲水平?jīng)Q定了整個檢測電路的檢測精度。參照圖2，為敏感模態(tài)信號放大器的結(jié)構(gòu) 示意圖，放大器的輸入噪聲主要為輸入級的晶體管產(chǎn)生的閃爍噪聲，由于陀螺儀的諧振頻率大多在幾KHz到幾十KHz范圍內(nèi)，在如此低的頻段，放大器的輸入級產(chǎn)生的閃爍噪聲非常明顯，會嚴重制約了陀螺儀的檢測精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種放大器的輸入級電路、放大器、陀螺儀及電子設(shè)備，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中放大器的閃爍噪聲影響陀螺儀的檢測精度的問題。

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種放大器的輸入級電路，包括：第一開關(guān)電路，用于接收輸入信號，并將所述輸入信號調(diào)制為第一高頻信號，并輸出所述第一高頻信號；輸入對管，用于接收所述第一高頻信號，并將所述第一高頻信號放大為第二高頻信號，并輸出所述第二高頻信號；第二開關(guān)電路，用于接收所述第二高頻信號，并將所述第二高頻信號解調(diào)為第三低頻信號，以及將所述輸入對管輸出的閃爍噪聲調(diào)制為第四高頻信號，以及輸出所述第三低頻信號，所述第三低頻信號為所述輸入級電路的輸出信號。

可選的，所述第一開關(guān)電路包括：第一P型金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管PMOSFET、第二PMOSFET、第三PMOSFET、第四PMOSFET；其中，所述第一PMOSFET、所述第二PMOSFET的漏極接收所述輸入信號，參見圖3中的V_in；所述第三PMOSFET、所述第四PMOSFET的漏極接收參考信號，參見圖3中的V_ip；所述第一PMOSFET、所述第四PMOSFET的柵極接收第一載波信號，參見圖3中的PH1；所述第二PMOSFET、所述第三PMOSFET的柵極接收第二載波信號，參見圖3中的PH2；所述第一PMOSFET、所述第三PMOSFET共源極，所述第二PMOSFET、所述第四PMOSFET共源極，所述第一PMOSFET的源極與所述輸入對管的第一輸入端相連，所述第四PMOSFET的源極與所述輸入對管的第二輸入端相連，所述第一載波信號與所述第二載波信號相位互補。

可選的，所述輸入對管包括：第一N型金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管 NMOSFET、第二NMOSFET；其中，所述第一NMOSFET的柵極為所述輸入對管的第一輸入端，所述第二NMOSFET的柵極為所述輸入對管的第二輸入端，所述第一NMOSFET、所述第二NMOSFET共源極，且所述第一NMOSFET、所述第二NMOSFET的源極接收偏置電路提供的工作電流，所述第一NMOSFET的漏極與所述第二開關(guān)電路的第一輸入端相連，所述第二NMOSFET的漏極與所述第二開關(guān)電路的第二輸入端相連。

可選的，所述第二開關(guān)電路包括：第五PMOSFET、第六PMOSFET、第七PMOSFET、第八PMOSFET；其中，所述第五PMOSFET、所述第六PMOSFET共漏極，所述第七PMOSFET、所述第八PMOSFET共漏極，所述第五PMOSFET的漏極為所述第二開關(guān)電路的第一輸入端，所述第八PMOSFET的漏極為所述第二開關(guān)電路的第二輸入端，所述第五PMOSFET、所述第八PMOSFET的柵極接收所述第一載波信號，所述第六PMOSFET、所述第七PMOSFET的柵極接收所述第二載波信號，所述第五PMOSFET、所述第七PMOSFET共源極，所述第六PMOSFET、所述第八PMOSFET共源極，所述第五PMOSFET的源極輸出所述第三低頻信號。

可選的，所述電路還包括：鏡像對管，包括：第九PMOSFET、第十PMOSFET；其中，所述第九PMOSFET、所述第十PMOSFET的源極連接電壓源，所述第九PMOSFET、所述第十PMOSFET的柵極與所述第八PMOSFET的源極相連，所述第九PMOSFET的漏極與所述第五PMOSFET的源極相連，所述第十PMOSFET的的漏極與所述第八PMOSFET的源極相連。

第二方面，本發(fā)明實施例提供一種放大器，包括：第一方面提供的所述輸入級電路；輸出級電路，用于接收所述第三低頻信號，并輸出第五信號，所述第五信號為所述放大器的輸出信號；偏置電路，用于為所述輸入級電路以及所述輸出級電路提供工作電流。

第三方面，本發(fā)明實施例提供一種陀螺儀，包括：驅(qū)動電路，用于產(chǎn)生驅(qū)動電壓；振動傳感器，所述振動傳感器的輸入端與所述驅(qū)動電路的輸出端相連， 用于根據(jù)所述驅(qū)動電壓進行振動，并通過所述振動傳感器的第一輸出端輸出敏感模態(tài)信號，以及通過所述振動傳感器的第二輸出端輸出驅(qū)動模態(tài)信號；第二方面提供的所述放大器，所述敏感模態(tài)信號為所述第一開關(guān)電路接收的所述輸入信號；第二放大器，用于接收所述驅(qū)動模態(tài)信號，并將所述驅(qū)動模態(tài)信號放大為第六信號，輸出所述第六信號；移相器，用于接收所述第六信號，并將所述第六信號的相位調(diào)整為所述第五信號的相位，輸出第七信號；解調(diào)器，用于接收所述第五信號、所述第七信，并根據(jù)所述第七信號將所述第五信號解調(diào)為直流信號，所述直流信號用于確定所述陀螺儀的角速度值。

可選的，所述驅(qū)動電路還用于：接收所述第二放大器輸出的所述第六信號，并根據(jù)所述第六信號調(diào)整所述驅(qū)動電壓，以使所述振動傳感器的振動件保持穩(wěn)定恒幅震蕩狀態(tài)。

第四方面，本發(fā)明實施例提供一種電子設(shè)備，包括：殼體；第三方面提供的所述陀螺儀，設(shè)置在所述殼體內(nèi)；處理器，設(shè)置在所述殼體內(nèi)，用于根據(jù)所述解調(diào)器輸出的所述直流信號確定出所述電子設(shè)備的角速度值。

本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

由于通過第一開關(guān)電路101將輸入信號調(diào)制到高頻，通過輸入對管102對高頻輸入信號進行放大，通過第二開關(guān)電路103將放大后的高頻輸入信號解調(diào)為低頻信號，而且通過第二開關(guān)電路103將輸入對管102產(chǎn)生的閃爍噪聲調(diào)制到高頻，提高了信噪比，進而抑制了輸入對管的閃爍噪聲對有用信號的干擾，提高放大器的性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為背景技術(shù)中陀螺儀的工作原理示意圖；

圖2為背景技術(shù)中放大器的電路示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的放大器的電路示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的陀螺儀的示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖以及具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案做詳細的說明，應(yīng)當理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本發(fā)明技術(shù)方案的詳細的說明，而不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種放大器的輸入級電路，參照圖3，為本發(fā)明實施例提供的放大器的電路示意圖，其中，放大器的輸入級電路包括：

第一開關(guān)電路101，用于接收輸入信號，并將輸入信號調(diào)制為第一高頻信號，并輸出第一高頻信號；

輸入對管102，用于接收第一高頻信號，并將第一高頻信號放大為第二高頻信號，并輸出第二高頻信號；

第二開關(guān)電路103，用于接收第二高頻信號，并將第二高頻信號解調(diào)為第 三低頻信號，以及將輸入對管輸出的閃爍噪聲調(diào)制為第四高頻信號，以及輸出第三低頻信號，第三低頻信號為輸入級電路的輸出信號。

由于通過第一開關(guān)電路101將輸入信號調(diào)制到高頻，通過輸入對管102對高頻輸入信號進行放大，通過第二開關(guān)電路103將放大后的高頻輸入信號解調(diào)為低頻信號，而且通過第二開關(guān)電路103將輸入對管102產(chǎn)生的閃爍噪聲調(diào)制到高頻，提高了信噪比，進而抑制了輸入對管的閃爍噪聲對有用信號的干擾，提高放大器的性能。

可選的，本發(fā)明實施例中，繼續(xù)參照圖3，第一開關(guān)電路101包括：第一PMOSFET、第二PMOSFET、第三PMOSFET、第四PMOSFET，在附圖3中分別標記為P1、P2、P3、P4。其中，PMOSFET為p型金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管的縮寫。

其中，第一PMOSFET、第二PMOSFET的漏極接收輸入信號，第三PMOSFET、第四PMOSFET的漏極接收參考信號，第一PMOSFET、第四PMOSFET的柵極接收第一載波信號，第二PMOSFET、第三PMOSFET的柵極接收第二載波信號，第一PMOSFET、第三PMOSFET共源極，第二PMOSFET、第四PMOSFET共源極，第一PMOSFET的源極與輸入對管的第一輸入端相連，第四PMOSFET的源極與輸入對管的第二輸入端相連，第一載波信號與第二載波信號相位互補。

實際情況中，參考信號為低噪聲恒定的電壓信號，本發(fā)明實施例提供的放大器的輸入級電路能夠放大輸入信號與參考信號的差值。第一載波信號與第二載波信號可以為相位互補的方波，頻率值大于輸入對管產(chǎn)生的閃爍噪聲的頻率。

可選的，本發(fā)明實施例中，輸入對管102包括：第一NMOSFET、第二NMOSFET，在附圖3中分別標記為N1、N2；其中，NMOSFET為n型金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管的縮寫。

其中，第一NMOSFET的柵極為輸入對管的第一輸入端，第二NMOSFET 的柵極為輸入對管的第二輸入端，第一NMOSFET、第二NMOSFET共源極，且第一NMOSFET、第二NMOSFET的源極接收偏置電路提供的工作電流，第一NMOSFET的漏極與第二開關(guān)電路的第一輸入端相連，第二NMOSFET的漏極與第二開關(guān)電路的第二輸入端相連。

可選的，本發(fā)明實施例中，第二開關(guān)電路103包括：第五PMOSFET、第六PMOSFET、第七PMOSFET、第八PMOSFET，在附圖3中分別標記為P5、P6、P7、P8。

其中，第五PMOSFET、第六PMOSFET共漏極，第七PMOSFET、第八PMOSFET共漏極，第五PMOSFET的漏極為第二開關(guān)電路的第一輸入端，第八PMOSFET的漏極為第二開關(guān)電路的第二輸入端，第五PMOSFET、第八PMOSFET的柵極接收第一載波信號，第六PMOSFET、第七PMOSFET的柵極接收第二載波信號，第五PMOSFET、第七PMOSFET共源極，第六PMOSFET、第八PMOSFET共源極，第五PMOSFET的源極輸出第三低頻信號。

可選的，本發(fā)明實施例中，放大器的輸入級電路還包括：鏡像對管104，鏡像對管104的作用為提供高阻抗負載，提高輸入級電路的增益，并將第二開關(guān)電路輸出的差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號。

具體的，鏡像對管，包括：第九PMOSFET、第十PMOSFET，在附圖3中分別標記為P9、P10。

其中，第九PMOSFET、第十PMOSFET的源極連接電壓源，第九PMOSFET、第十PMOSFET的柵極與第八PMOSFET的源極相連，第九PMOSFET的漏極與第五PMOSFET的源極相連，第十PMOSFET的的漏極與第八PMOSFET的源極相連。

由于輸入對管的閃爍噪聲被調(diào)制到高頻，對有用信號的影響減小，輸入對管的地面積可以做的很小，輸入對管的寄生電容相應(yīng)減小，鏡像對管的等效輸入噪聲也相應(yīng)減小。

另外，具體實施時，可以增大輸入對管的跨導，這樣不僅可以減小輸入對管的熱噪聲，同時也可以抑制鏡像對管的噪聲。而鏡像對管的跨導可以相對較小，地面積相對較大，以減小鏡像對管產(chǎn)生的閃爍噪聲，進而減小整個輸入級電路產(chǎn)生的閃爍噪聲。

基于相同的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明實施例在第二方面提供一種放大器，繼續(xù)參照圖3，放大器包括：輸入級電路、輸出級電路，以及偏置電路。其中，輸入級電路為第一方面提供的輸入級電路，用于對輸入信號進行放大，輸出級電路用于接收所述輸入級電路輸出的第三低頻信號，進行阻抗調(diào)整，輸出放大器的輸出信號，即為第五信號，而偏置電路用于為輸入級電路以及輸出級電路提供工作電流。

實際情況中，放大器還可以包括中間級電路，位于輸入級電路與輸出級電路之間，用于對輸入級電路放大后的信號進一步放大，本發(fā)明實施例意圖包含這一變形。

偏置電路可以為為鏡像電流源電路、比例電流源電路、微電流源電路，附圖圖3中的偏置電路以及輸出級電路只是實施本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案的一種方式，本發(fā)明實施例對于偏置電路、輸出級電路的其它實現(xiàn)方式不予詳述。

基于相同的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明實施例在第三方面提供一種陀螺儀，參照圖4，為陀螺儀的電路示意圖，包括：

驅(qū)動電路201，用于產(chǎn)生驅(qū)動電壓；

振動傳感器202，振動傳感器202的輸入端與驅(qū)動電路201的輸出端相連，用于根據(jù)驅(qū)動電壓進行振動，并通過振動傳感器的第一輸出端輸出敏感模態(tài)信號，以及通過振動傳感器的第二輸出端輸出驅(qū)動模態(tài)信號；

第一放大器203，第一放大器為第二方面提供的放大器，振動傳感器輸出的敏感模態(tài)信號即為第一放大器203的第一開關(guān)電路接收的輸入信號；

第二放大器204，用于接收驅(qū)動模態(tài)信號，并將驅(qū)動模態(tài)信號放大為第六信號，輸出第六信號；

移相器205，用于接收第六信號，并將第六信號的相位調(diào)整為第五信號的相位，輸出第七信號；

解調(diào)器206，用于接收第五信號、第七信，并根據(jù)第七信號將第五信號解調(diào)為直流信號，直流信號用于確定陀螺儀的角速度值。

可選的，本發(fā)明實施例中，驅(qū)動電路201還用于：接收第二放大器204輸出的第六信號，并根據(jù)第六信號調(diào)整驅(qū)動電壓，以使振動傳感器202的振動件保持穩(wěn)定恒幅震蕩狀態(tài)。

具體的，驅(qū)動電路為閉環(huán)反饋電路，包括：解調(diào)器、比較電路、可變增益放大器，其具體實現(xiàn)方式參照現(xiàn)有技術(shù)，用于根據(jù)第二放大器輸出的放大后的驅(qū)動模態(tài)信號動態(tài)調(diào)整自身輸出的驅(qū)動電壓，以使振動傳感器202的振動件保持穩(wěn)定恒幅震蕩狀態(tài)。

可選的，本發(fā)明實施例中，第二放大器也可以采用第二方面提供的結(jié)構(gòu)，振動傳感器202輸出的振動模態(tài)信號即為第二放大器的第一開關(guān)電路的輸入信號，進而抑制第二放大器中閃爍噪聲對有用信號的干擾，提高第二放大器的性能。

基于相同的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明實施例在第三方面提供一種電子設(shè)備，包括：殼體；第三方面提供的陀螺儀，設(shè)置在殼體內(nèi)；處理器，設(shè)置在殼體內(nèi)，用于根據(jù)解調(diào)器輸出的直流信號確定出電子設(shè)備的角速度值。

本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

本發(fā)明實施例中，由于通過第一開關(guān)電路101將輸入信號調(diào)制到高頻，通過輸入對管102對高頻輸入信號進行放大，通過第二開關(guān)電路103將放大后的高頻輸入信號解調(diào)為低頻信號，而且通過第二開關(guān)電路103將輸入對管102產(chǎn)生的閃爍噪聲調(diào)制到高頻，提高了信噪比，進而抑制了輸入對管的閃爍噪聲對有用信號的干擾，提高放大器的性能。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計 算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。