本發(fā)明涉及用于檢測包括振蕩質(zhì)量塊(mass)的微機電系統(tǒng)(mems)設(shè)備中的故障的電路和方法。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，當今可用的mems設(shè)備設(shè)想存在移動質(zhì)量塊，移動質(zhì)量塊在使用中例如線性地或有角度地振蕩。

2、例如，mems反射鏡是眾所周知的，在mems反射鏡中，移動質(zhì)量塊由所謂的微反射鏡形成，微反射鏡有角度地振蕩。通常，mems反射鏡以通常大約等于諧振頻率的期望頻率被驅(qū)動，從而將孔徑的角度(即，微反射鏡的(角度)振蕩的幅值)最大化并且降低消耗水平。

3、此外，可用的是失靈檢測電路，也被稱為“故障檢測電路”，失靈檢測電路在被耦合到例如mems反射鏡時，連續(xù)地檢測微反射鏡的孔徑的角度是否出現(xiàn)減小，例如，因為微反射鏡以高于或低于期望頻率的頻率被驅(qū)動。此外，故障檢測電路能夠檢測微反射鏡的故障的可能情況，即，微反射鏡不再能夠移動的情況。

4、故障檢測電路被設(shè)計為盡可能在短的時間內(nèi)以可靠的方式檢測到可能的故障，即，檢測到任何可能的失靈，而不產(chǎn)生所謂的誤報。此外，從電路角度來看，故障檢測電路在理想情況下必須簡單，以降低消耗水平和整體尺寸并且便于對應(yīng)的校準程序。

5、用于檢測微反射鏡中的故障的電路的示例在美國專利申請公開號2018/0129036a1(通過引用并入本文)中被例示。該解決方案設(shè)想在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的下游提供微分器電路，從而具有更短的響應(yīng)時間。然而，已注意到，由于表征微分器的高通類型的頻率響應(yīng)，該解決方案極易受到高頻噪聲的現(xiàn)象的影響，從而導致性能下降。

6、在本領(lǐng)域中需要提供將至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點的故障檢測電路。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本文的實施例涉及用于檢測故障的電路和方法。

2、在實施例中，提供了電路，電路用于檢測mems設(shè)備中的故障，mems設(shè)備包括周期性地振蕩的質(zhì)量塊。電路被配置為接收由模擬信號的連續(xù)的樣本形成的位置信號，位置信號是質(zhì)量塊的位置的函數(shù)并且具有幅值和振蕩頻率。故障檢測電路包括：參考電路，參考電路被配置為生成第一參考信號和第二參考信號，第一參考信號和第二參考信號分別由第一正弦信號的連續(xù)的樣本和第二正弦信號的連續(xù)的樣本形成，第一正弦信號和第二正弦信號具有與振蕩頻率相等的頻率，并且相對于彼此被相移90°；第一乘法器，第一乘法器被配置為通過位置信號與第一參考信號的乘法來生成第一乘積信號；第二乘法器，第二乘法器被配置為通過位置信號與第二參考信號的乘法來生成第二乘積信號；低通類型的第一濾波器和第二濾波器，第一濾波器和第二濾波器被配置為分別對第一乘積信號和第二乘積信號進行濾波并且分別生成第一濾波信號和第二濾波信號；估計器電路，估計器電路被配置為根據(jù)第一濾波信號和第二濾波信號確定所述幅值的估計值(estimate)；以及判定電路，判定電路被配置為將所述幅值的估計值與值的范圍進行比較并且基于比較的結(jié)果來檢測故障的存在。

3、在實施例中，提出了用于檢測mems設(shè)備中的故障的方法，mems設(shè)備包括質(zhì)量塊，質(zhì)量塊基于由模擬信號的連續(xù)的樣本形成的位置信號而周期性地振蕩的質(zhì)量塊，位置信號是質(zhì)量塊的位置的函數(shù)并且具有幅值和振蕩頻率。方法包括：生成第一參考信號和第二參考信號，第一參考信號和第二參考信號分別由第一正弦信號的連續(xù)的樣本和第二正弦信號的連續(xù)的樣本形成，第一正弦信號和第二正弦信號具有與振蕩頻率相等的頻率，并且相對于彼此被相移90°；經(jīng)由位置信號與第一參考信號的乘法生成第一乘積信號；經(jīng)由位置信號與第二參考信號的乘法生成第二乘積信號；分別經(jīng)由對第一乘積信號和第二乘積信號的低通濾波來生成第一濾波信號和第二濾波信號；根據(jù)第一濾波信號和第二濾波信號確定所述幅值的估計值；以及將所述幅值的估計值與值的范圍進行比較，并且基于比較的結(jié)果檢測故障的存在。

技術(shù)特征：

1.一種用于檢測微機電系統(tǒng)mems設(shè)備中的故障的電路，所述mems設(shè)備包括周期性振蕩質(zhì)量塊，所述電路包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一低通濾波器和所述第二低通濾波器被配置為分別提取所述第一乘積信號的dc分量和所述第二乘積信號的dc分量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述估計器電路被配置為存儲連續(xù)的數(shù)目ntheta個角度θj，所述角度θj由索引j編索引并且使得：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一低通濾波器和所述第二低通濾波器是移動平均濾波器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述參考電路被配置為基于所述第一參考信號的樣本和所述第二參考信號的樣本的前一對中的樣本的線性組合，生成所述第一參考信號的樣本和所述第二參考信號的樣本的每一對中的每個樣本。

6.一種電子電路，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子電路，還包括：

8.一種電子系統(tǒng)，包括：

9.一種用于檢測微機電系統(tǒng)mems設(shè)備中的故障的方法，所述mems設(shè)備包括周期性振蕩質(zhì)量塊，所述方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中低通濾波包括：提取所述第一乘積信號的dc分量和所述第二乘積信號的dc分量。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中低通濾波包括：執(zhí)行對所述第一乘積信號和所述第二乘積信號的移動平均濾波。

13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括：基于所述第一參考信號的樣本和所述第二參考信號的樣本的前一對中的樣本的線性組合，生成所述第一參考信號的樣本和所述第二參考信號的樣本的每一對中的每個樣本。

技術(shù)總結(jié)
本公開的實施例涉及用于檢測包括振蕩質(zhì)量塊的MEMS設(shè)備的故障的電路和方法。周期性振蕩MEMS質(zhì)量塊中的故障通過處理位置信號被檢測，位置信號具有幅值和振蕩頻率，根據(jù)質(zhì)量塊位置而被生成。由正交正弦曲線的樣本在振蕩頻率下形成的第一參考信號和第二參考信號被生成。第一乘法器和第二乘法器經(jīng)由位置信號與第一參考信號和第二參考信號的乘法分別生成第一乘積信號和第二乘積信號。第一乘積信號和第二乘積信號被低通濾波，以分別生成第一濾波信號和第二濾波信號。估計器電路根據(jù)第一濾波信號和第二濾波信號確定幅值的估計值。判定電路基于估計值與值的范圍的比較來檢測故障的存在。

技術(shù)研發(fā)人員：R·E·富爾切里,M·扎姆普羅戈諾
受保護的技術(shù)使用者：意法半導體國際公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2