專利名稱：可補償電容偏移的微機電電路及其方法
技術領域：
本發明是有關于一種微機電電路，尤指一種通過補償電路補償電容偏移的微機電電路。
背景技術：
在現有技術中，因為加速度計內的微機電差動電容與讀取電路的制程變異所造成的電容變異，所以加速度計具有零G偏移，導致感應器因具有零G偏移的加速度計，產生錯誤的感測結果。由于加速度計的設計者無法避免加速度計具有零G偏移，因此，如何設計一個不受微機電差動電容與讀取電路的制程變異影響的加速度計，成為加速度計的設計者的一個
重要課題。
發明內容
本發明的一實施例提供一種可補償電容偏移的微機電電路。該微機電電路包含微機電差動電容、讀取電路、控制電路及補償電路。該微機電差動電容包含第一電容與第二電容；該讀取電路是耦接于該微機電差動電容，用以讀取該第一電容與該第二電容之間在零G情況時的差值，并根據該差值，產生輸出信號；該控制電路是耦接于該讀取電路，用以接收該輸出信號，并產生控制信號；該補償電路是耦接于該控制電路，用以根據該控制信號，補償該微機電差動電容。本發明的還一實施例提供一種微機電電路補償電容偏移的方法。該方法包含讀取微機電差動電容中的第一電容與第二電容之間在零G情況時的差值；根據該差值，產生輸出信號；接收該輸出信號，并產生控制信號；根據該控制信號，補償該微機電差動電容。本發明提供一種可補償電容偏移的微機電電路。該微機電電路是利用讀取電路讀取第一電容與第二電容之間在零G情況時的差值，以及產生輸出信號。然后，控制電路可根據查閱表及該輸出信號，產生控制信號。而補償電路可根據該控制信號，以補償微機電差動電容。另外，該微機電差動電容還可通過第一耦接開關關閉以及第二耦接開關開啟和該補償電路隔離。由于本發明可利用該補償電路補償該微機電差動電容與該讀取電路的制程變異所造成的電容變異，所以本發明可改善該讀取電路因為該電容變異所造成的零G偏移，而產生錯誤的輸出信號。
圖I是為本發明的一實施例說明一種可補償電容偏移的微機電電路的示意圖。圖2是為本發明的還一實施例說明一種可補償電容偏移的微機電電路的不意圖。圖3是為本發明的還一實施例說明一種微機電電路補償電容偏移的方法的流程圖。圖4是為本發明的還一實施例說明一種微機電電路補償電容偏移的方法的流程圖。其中，附圖標記說明如下100、200微機電電路102微機電差動電容104讀取電路106控制電路108補償電路 110查閱表202第一耦接開關204第二耦接開關1022第一電容1024第二電容1082第一開關1084第二開關1086第三開關1088可變電容10881-10884電容單元108812、108822、108832、108842 電容108814,108824,108834,108844 開關Diff差值CS控制信號GND地端OS輸出信號VDD第一電壓300 至 310、400 至 420步驟
具體實施例方式請參照圖1，圖I是為本發明的一實施例說明一種可補償電容偏移的微機電電路100的示意圖。微機電電路100包含微機電差動電容102、讀取電路104、控制電路106及補償電路108。微機電差動電容102包含第一電容1022與第二電容1024，其中第一電容1022是與第二電容1024在零G情況時可為相同或相異。讀取電路104是耦接于微機電差動電容102，用以讀取第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff，并根據差值Diff，產生輸出信號OS ;控制電路106是耦接于讀取電路104，用以接收輸出信號OS，并根據微機電電路100還包含的查閱表110及輸出信號OS，產生控制信號CS，其中控制信號CS是為4位信號。但4位的控制信號CS僅是用以說明本發明，因此本發明并不受限于控制信號CS是為4位信號。補償電路108是耦接于控制電路106，用以根據控制信號CS，補償微機電差動電容102。如圖I所示，第一電容1022具有第一端，耦接于讀取電路104，及第二端，耦接于讀取電路104 ;第二電容1024具有第一端，耦接于第一電容1022的第二端，及第二端，耦接于讀取電路104。如圖I所示，補償電路108包含第一開關1082、第二開關1084、第三開關1086及可變電容1088。第一開關1082具有第一端,稱接于第一電容1022的第一端,及第二端，用以接收控制信號CS，及第三端；第二開關1084具有第一端，耦接于第一開關1082的第三端，第二端，用以接收控制信號CS，及第三端，耦接于第二電容1024的第二端；第三開關1086具有第一端，耦接于第一開關1082的第三端，第二端，用以接收控制信號CS，及第三端，耦接于地端GND ;可變電容1088是耦接于第一開關1082的第三端與第一電容1022的第二端之間，其中可變電容1088是根據控制信號CS，改變可變電容1088的電容值，以補償微機電差動電容102。如圖I所示，可變電容1088包含4個電容單元10881-10884，每一電容單元1088i包含電容1088i2具有第一端，耦接于第一開關1082的第三端，及第二端；開關1088i4具有第一端，耦接于電容1088i2的第二端，第二端，用以接收控制信號CS，及第三
端，耦接于第一電容1022的第二端，其中O < i < 4，且i是為正整數。例如，電容單元10881包含電容108812具有第一端，耦接于第一開關1082的第三端，及第二端；開關108814具有第一端，耦接于電容108812的第二端，第二端，用以接收控制信號CS，及第三端，耦接于第一電容1022的第二端。但4個電容單元10881-10884僅是用以說明本發明，因此本發明并不受限于4個電容單元10881-10884。另外，在本發明的還丨實施例，開關1088i4的第一端是耦接于第一開關1082的第三端；電容1088i2的第一端是耦接于開關1088i4的第二端，以及電容1088i2的第二端是耦接于第一電容1022的第二端。如圖I所示，當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是等于默認值(微機電電路100沒有零G偏移)時，讀取電路104根據差值Diff，產生輸出信號OS。控制電路106即可根據輸出信號OS和查閱表110，產生控制信號CS。而補償電路108中的第一開關1082與第二開關1084根據控制信號CS關閉，且第三開關1086根據控制信號CS開啟。因為第三開關1086開啟，所以可變電容1088中的電容108812-108842的第一端皆耦接于地端GND。亦即可變電容1088被視為讀取電路104內的寄生電容，且不補償第一電容1022與第二電容1024。另外，如果第一電容1022與第二電容1024相同，則默認值是為零；如果第一電容1022與第二電容1024不同，則默認值是為定值，例如10fF。但本發明并不受限于默認值是為10fF。當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是大于默認值(微機電電路100具有零G偏移)時，讀取電路104根據差值Diff，產生輸出信號OS。控制電路106即可根據輸出信號OS和查閱表110，產生控制信號CS。而補償電路108中的第一開關1082與第三開關1086根據控制信號CS關閉，且第二開關1084根據控制信號CS開啟。因為第二開關1084開啟，所以可變電容1088是和第二電容1024并聯。亦即可變電容1088補償第二電容1024。當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是小于默認值(微機電電路100具有零G偏移)時，讀取電路104根據差值Diff，產生輸出信號OS。控制電路106即可根據輸出信號OS和查閱表110，產生控制信號CS。而補償電路108中的第二開關1084與第三開關1086根據控制信號CS關閉，且第一開關1082根據控制信號CS開啟。因為第一開關1082開啟，所以可變電容1088是和第一電容1022并聯。亦即可變電容1088補償第一電容1022。
但本發明并不受限于當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是大于默認值時，微機電電路100利用可變電容1088補償第二電容1024，以及當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是小于默認值時，微機電電路100利用可變電容1088補償第一電容1022。亦即在本發明的還一實施例中，當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是小于默認值時，微機電電路100利用可變電容1088補償第二電容1024，以及當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是大于默認值時，微機電電路100利用可變電容1088補償第一電容1022。補償過微機電差動電容102之后，當使用者移動微機電電路100時，第一電容1022可根據所包含的第一質量塊的位移，改變第一電容1022的電容值；第二電容1024可根據所包含的第二質量塊的位移，改變第二電容1024的電容值。因此，讀取電路104即可根據第一電容1022與第二電容1024之間的新差值，產生新輸出信號至加速度計。請參照圖2,圖2是為本發明的還一實施例說明一種可補償電容偏移的微機電電路200的示意圖。微機電電路200和微機電電路100的差別在于微機電電路200還包含第·一耦接開關202與第二耦接開關204。第一耦接開關202具有第一端，耦接于補償電路108，及第二端，用以接收控制信號CS，及第三端，耦接于第一電容1022的第二端；第二耦接開關204具有第一端，耦接于補償電路108，及第二端，用以接收控制信號CS，及第三端，耦接于地端GND。如圖2所示，可變電容1088是耦接于第一開關1082的第三端與第一耦接開關202的第一端之間，其中可變電容1088是根據控制信號CS，改變可變電容1088的電容值，以補償微機電差動電容102。如圖2所示，可變電容1088包含4個電容單元10881-10884，每一電容單元1088i包含電容1088i2具有第一端，耦接于第一開關1082的第三端，及第二端；開關1088i4具有第一端，耦接于電容1088i2的第二端，第二端，用以接收控制信號CS，及第三端，耦接于第一耦接開關202的第一端，其中O < i < 4，且i是為正整數。但4個電容單元10881-10884僅是用以說明本發明，因此本發明并不受限于4個電容單元10881-10884。另外，在本發明的還丨實施例，開關1088i4的第一端是耦接于第一開關1082的第三端；電容1088i2的第一端是耦接于開關1088i4的第二端，以及電容1088i2的第二端是耦接于第一耦接開關202的第一端。如圖2所示，當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是等于默認值(微機電電路100沒有零G偏移)時，讀取電路104根據差值Diff，產生輸出信號OS。控制電路106即可根據輸出信號OS和查閱表110，產生控制信號CS。而補償電路108中的第一開關1082、第二開關1084與第一耦接開關202根據控制信號CS關閉，第三開關1086與第二耦接開關204根據控制信號CS開啟。因為第二耦接開關204開啟，所以可變電容1088通過第二耦接開關204耦接至地端GND，而沒有與微機電差動電容102連結。當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是大于默認值(微機電電路100具有零G偏移)時，讀取電路104根據差值Diff，產生輸出信號OS。控制電路106即可根據輸出信號OS和查閱表110，產生控制信號CS。而補償電路108中的第一開關1082、第三開關1086與第二耦接開關204根據控制信號CS關閉，且第二開關1084與第一耦接開關202根據控制信號CS開啟。因為第二開關1084開啟，所以可變電容1088是和第二電容1024并聯。亦即可變電容1088補償第二電容1024。
當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是小于默認值(微機電電路100具有零G偏移)時，讀取電路104根據差值Diff，產生輸出信號OS。控制電路106即可根據輸出信號OS和查閱表110，產生控制信號CS。而補償電路108中的第二開關1084、第三開關1086與第二耦接開關204根據控制信號CS關閉，且第一開關1082與第一耦接開關202根據控制信號CS開啟。因為第一開關1082開啟，所以可變電容1088是和第一電容1022并聯。亦即可變電容1088補償第一電容1022。另外，微機電電路200的其余操作原理皆和微機電電路100相同，在此不再贅述。請參照圖3，圖3是為本發明的還一實施例說明一種微機電電路補償電容偏移的方法的流程圖。圖3的方法是利用圖I的微機電電路100說明，詳細步驟如下步驟300:開始；步驟302 :讀取微機電差動電容102中的第一電容1022與第二電容1024之間在 零G情況時的差值DifT ；步驟304 :根據差值Diff，產生輸出信號OS ；步驟306 :接收輸出信號OS，并產生控制信號CS ；步驟308 :根據控制信號CS，補償微機電差動電容102 ；步驟310:結束。在步驟302與步驟304中，讀取電路104讀取第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff，并根據差值Diff，產生輸出信號OS。在步驟306中，控制電路106接收輸出信號OS后，根據控制電路106查閱表110及輸出信號OS，產生控制信號CS，其中控制信號CS是為4位信號。但本發明并不受限于控制信號CS是為4位信號。在步驟308中，當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是等于默認值時，補償電路108中的第一開關1082與第二開關1084根據控制信號CS關閉，且第三開關1086根據控制信號CS開啟。因此可變電容1088被視為讀取電路104內的寄生電容，且可變電容1088不補償第一電容1022與第二電容1024。另外，如果第一電容1022與第二電容1024相同，則默認值是為零；如果第一電容1022與第二電容1024不同，則默認值是為定值。當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是大于默認值時，補償電路108中的第一開關1082與第三開關1086根據控制信號CS關閉，且第二開關1084根據控制信號CS開啟。因為第二開關1084開啟，所以可變電容1088可補償第二電容1024。當第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值Diff是小于默認值時，補償電路108中的第二開關1084與第三開關1086根據控制信號CS關閉，且第一開關1082根據控制信號CS開啟。因為第一開關1082開啟，所以可變電容1088可補償第一電容1022。請參照圖4，圖4是為本發明的還一實施例說明一種微機電電路補償電容偏移的方法的流程圖。圖4的方法是利用圖2的微機電電路200說明，詳細步驟如下步驟400:開始；步驟402 :讀取微機電差動電容102中的第一電容1022與第二電容1024之間在零G情況時的差值DifT ；步驟404 :當差值Diff等于默認值時，進行步驟406 ;當差值Diff不等于默認值時，進行步驟412 ；步驟406 :根據差值Diff，產生輸出信號OS ；
步驟408 :接收輸出信號OS，并產生控制信號CS ；步驟410 :第一耦接開關202根據控制信號CS關閉以及第二耦接開關204根據控制信號CS開啟，跳至步驟418 ；步驟412 :根據差值Diff，產生輸出信號OS ；步驟414 :接收輸出信號OS，并產生控制信號CS ；步驟416 :第一耦接開關202根據控制信號CS開啟以及第二耦接開關204根據控制信號CS關閉，進行步驟418;步驟418 :根據控制信號CS，補償微機電差動電容102 ；步驟420:結束。 圖4的實施例和圖3的實施例的差別在于，當差值Diff等于默認值時，進行步驟406至步驟410。亦即因為第一耦接開關202根據控制信號CS關閉以及第二耦接開關204根據控制信號CS開啟，所以可變電容1088通過第二耦接開關204耦接至地端GND，而沒有與微機電差動電容102連結。當差值Diff不等于默認值時，進行步驟412至步驟416。亦即因為第一耦接開關202根據控制信號CS開啟以及第二耦接開關204根據控制信號CS關閉，所以可變電容1088可根據控制信號CS補償第一電容1022或第二電容1024。綜上所述，本發明所提供的可補償電容偏移的微機電電路是利用讀取電路讀取第一電容與第二電容之間在零G情況時的差值，以及產生輸出信號。然后，控制電路可根據查閱表及輸出信號，產生控制信號。而補償電路可根據控制信號，以補償微機電差動電容。另夕卜，微機電差動電容還可通過第一耦接開關關閉以及第二耦接開關開啟和補償電路隔離。由于本發明可利用補償電路補償微機電差動電容與讀取電路的制程變異所造成的電容變異，所以本發明可改善讀取電路因為電容變異所造成的零G偏移，而產生錯誤的輸出信號。以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種可補償電容偏移的微機電電路，包含 微機電差動電容，包含第一電容與第二電容； 讀取電路，耦接于該微機電差動電容，用以讀取該第一電容與該第二電容之間在零G情況時的差值，并根據該差值，產生輸出信號； 該微機電電路的特征在于還包括 控制電路，耦接于該讀取電路，用以接收該輸出信號，并產生控制信號 '及 補償電路，耦接于該控制電路，用以根據該控制信號，補償該微機電差動電容。
2.如權利要求I所述的微機電電路，其特征在于，該第一電容與該第二電容相同。
3.如權利要求I所述的微機電電路，其特征在于，該第一電容與該第二電容不同。
4.如權利要求I所述的微機電電路，其特征在于，還包含 查閱表，其中該控制電路是根據該查閱表及該輸出信號，產生該控制信號。
5.如權利要求I所述的微機電電路，其特征在于，該第一電容是根據所包含的第一質量塊的位移，改變該第一電容的電容值；該第二電容是根據所包含的第二質量塊的位移，改變該第二電容的電容值。
6.如權利要求I所述的微機電電路，其特征在于，該第一電容具有第一端，稱接于該讀取電路，及第二端，耦接于該讀取電路；該第二電容具有第一端，耦接于該第一電容的第二端，及第二端，耦接于該讀取電路。
7.如權利要求6所述的微機電電路，其特征在于，該補償電路包含 第一開關，具有第一端，耦接于該第一電容的第一端，及第二端，用以接收該控制信號，及第三端； 第二開關，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于該第二電容的第二端； 第三開關，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于地端；及 可變電容，耦接于該第一開關的第三端與該第一電容的第二端之間，其中該可變電容是根據該控制信號，改變該可變電容的電容值，以補償該微機電差動電容。
8.如權利要求7所述的微機電電路，其特征在于，該可變電容包含N個電容單元，每一電容單元包含 電容，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，及第二端，耦接于該第一電容的第二端；及 開關，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于該第一電容的第二端；其中該開關是以串聯方式耦接該電容。
9.如權利要求I所述的微機電電路，其特征在于，還包含 第一耦接開關，具有第一端，耦接于該補償電路，及第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于該第一電容的第二端；及 第二耦接開關，具有第一端，耦接于該補償電路，及第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于地端； 其中當該差值不等于默認值時，該第一耦接開關根據該控制信號開啟以及該第二耦接開關根據該控制信號關閉；當該差值等于該默認值時，該第一耦接開關根據該控制信號關閉以及該第二耦接開關根據該控制信號開啟。
10.如權利要求9所述的微機電電路，其特征在于，該補償電路包含 第一開關，具有第一端，耦接于該第一電容的第一端，及第二端，用以接收該控制信號，及第三端； 第二開關，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于該第二電容的第二端； 第三開關，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于該地端；及 可變電容，耦接于該第一開關的第三端與該第一耦接開關的第一端之間，其中該可變電容是根據該控制信號，改變該可變電容的電容值，以補償該微機電差動電容。
11.如權利要求10所述的微機電電路，其特征在于，該可變電容包含N個電容單元，每一電容單元包含 電容，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，及第二端，耦接于該第一耦接開關的第一端；及 開關，具有第一端，耦接于該第一開關的第三端，第二端，用以接收該控制信號，及第三端，耦接于該第一耦接開關的第一端；其中該開關是以串聯方式耦接該電容。
12.如權利要求9或11所述的微機電電路，其特征在于，該控制信號是為N位信號，且N是為正整數。
13.—種微機電電路補償電容偏移的方法，包含 讀取微機電差動電容中的第一電容與第二電容之間在零G情況時的差值； 該方法的特征在于還包括 根據該差值，產生輸出信號； 接收該輸出信號，并產生控制信號；及 根據該控制信號，補償該微機電差動電容。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，接收該輸出信號，并產生該控制信號是為接收該輸出信號后，根據查閱表及該輸出信號，產生該控制信號。
15.如權利要求13所述的方法,其特征在于,根據該控制信號,補償該微機電差動電容是為根據該控制信號，改變可變電容的電容值，以補償該微機電差動電容。
16.如權利要求13所述的方法，其特征在于，還包含 根據該控制信號，第一耦接開關與第二耦接開關做出相對應的動作。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，當該差值不等于默認值時，第一耦接開關根據該控制信號開啟以及第二耦接開關根據該控制信號關閉。
18.如權利要求16所述的方法，其特征在于，當該差值等于默認值時，第一耦接開關根據該控制信號關閉以及第二耦接開關根據該控制信號開啟。
19.如權利要求13所述的方法，其特征在于，該控制信號是為N位信號，且N是為正整數。
全文摘要
本發明公開了一種可補償電容偏移的微機電電路及其方法。該微機電電路包含微機電差動電容、讀取電路、控制電路及補償電路。該微機電差動電容包含第一電容與第二電容；該讀取電路是耦接于該微機電差動電容，用以讀取該第一電容與該第二電容之間在零G情況時的差值，并根據該差值，產生輸出信號；該控制電路是耦接于該讀取電路，用以接收該輸出信號，并產生控制信號；該補償電路是耦接于該控制電路，用以根據該控制信號，補償該微機電差動電容。由于本發明可利用該補償電路補償該微機電差動電容與該讀取電路的制程變異所造成的電容變異，所以本發明可改善該讀取電路因為該電容變異所造成的零G偏移，而產生錯誤的輸出信號。
文檔編號G01P15/125GK102955044SQ201110271978
公開日2013年3月6日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年8月22日
發明者吳家岱 申請人:立積電子股份有限公司