本发明属于微机电，具体涉及一种双模态mems谐振器驱动电路。
背景技术：
1、微机电子机械系统(micro electro-mechanical system，mems)双模态谐振器是扫描、导航等控制系统中重要的传感器之一，具有体积小、成本低、重量轻及功耗低等特点，在生产与生活中发挥着巨大作用。目前主要应用于激光扫描雷达、惯性导航系统等方面，基于双模态mems谐振器还可以实现更多的功能，获得更为广泛的应用。
2、根据信号处理方式，双模态mems谐振器的驱动电路可分为数字驱动电路和模拟驱动电路。数字驱动电路对驱动信号进行处理的精度更高，但是其体积大、成本与功耗均较高，在mems传感系统中不占优势。模拟驱动电路根据其工作原理又可分为开环驱动电路和闭环驱动电路。开环驱动电路直接向双模态mems谐振器输入驱动信号，但由于双模态mems谐振器存在多个谐振频率，在开环驱动电路的激励下，双模态mems谐振器的控制精度低、线性度差且易产生寄生振荡。闭环驱动电路通过提取谐振器输出后再反馈到驱动端来实现实时调整驱动信号，具有更高的控制精度和线性度。
3、双模态mems谐振器驱动电路的传统方案是准静态闭环驱动和谐振态开环驱动，该方案在双模态mems谐振器以小幅度工作时可以实现较高的控制精度。但是，传统方案在谐振器准静态以较高幅度工作时，会对谐振态产生干扰，影响到谐振态工作的稳定性；同时闭环驱动电路还会过度放大寄生高频信号，限制了准静态的动态驱动控制范围，降低了准静态的控制精度，从而限制了双模态mems谐振器的应用。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种双模态mems谐振器驱动电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本发明提供了一种双模态mems谐振器驱动电路，连接双模态mems谐振器的输出端，双模态mems谐振器分别输出准静态反馈信号和谐振态反馈信号，包括：反馈放大电路，分别输入准静态反馈信号和谐振态反馈信号，用于分别差分放大准静态反馈信号和谐振态反馈信号，对应得到准静态反馈放大信号和谐振态反馈放大信号；准静态驱动控制反馈电路，输入准静态反馈放大信号，用于对准静态反馈放大信号进行相位补偿和干扰消除处理，得到准静态驱动信号；谐振态驱动幅值控制反馈电路，输入谐振态反馈放大信号，用于提取谐振态反馈放大信号的幅值，得到谐振态幅值误差反馈信号，以控制双模态mems谐振器在谐振态的谐振幅值；谐振态驱动频率锁定反馈电路，输入谐振态反馈放大信号，用于锁定谐振态反馈放大信号的频率和相位，得到谐振态频率驱动信号，以控制双模态mems谐振器在谐振态的谐振频率；乘法器，分别输入谐振态幅值误差反馈信号和谐振态频率驱动信号，用于合成以得到谐振器驱动信号；双模态驱动电路，分别输入准静态驱动信号和谐振器驱动信号，用于叠加准静态驱动信号和谐振器驱动信号，得到谐振器功率驱动信号以驱动双模态mems谐振器在谐振态和准静态工作。
3、在本发明的一个实施例中，反馈放大电路包括：并联连接的准静态反馈放大电路和谐振态反馈放大电路；准静态反馈放大电路，输入准静态反馈信号，用于差分放大准静态反馈信号，得到准静态反馈放大信号并输出；谐振态反馈放大电路，输入谐振态反馈信号，用于差分放大谐振态反馈信号，得到谐振态反馈放大信号并输出。
4、在本发明的一个实施例中，准静态驱动控制反馈电路包括：依次连接的第一误差放大器、第一加法器、零极点补偿模块和耦合干扰消除模块；第一误差放大器，输入准静态反馈放大信号，用于比较准静态反馈放大信号与第一外部准静态驱动参考信号之间的误差，得到准静态误差反馈信号；第一加法器，分别输入第一外部准静态驱动参考信号和准静态误差反馈信号，用于叠加第一外部准静态驱动参考信号和准静态误差反馈信号，得到准静态叠加驱动参考信号；零极点补偿模块，输入准静态叠加驱动参考信号，用于补偿双模态mems谐振器在准静态的谐振点的相位，得到准静态补偿驱动参考信号；耦合干扰消除模块，输入准静态补偿驱动参考信号，用于滤除其中高于双模态mems谐振器在谐振态的工作频率的干扰部分，得到准静态驱动信号并输出。
5、在本发明的一个实施例中，谐振态驱动幅值控制反馈电路包括：依次连接的幅值提取模块和第二误差放大器；幅值提取模块，输入谐振态反馈放大信号，用于提取其中的幅值，得到谐振态幅值信号；第二误差放大器，输入谐振态幅值信号，用于比较谐振态幅值信号与第二外部准静态驱动参考信号之间的误差，得到谐振态幅值误差反馈信号并输出。
6、在本发明的一个实施例中，双模态驱动电路包括：依次连接的第二加法器和功率驱动电路；第二加法器，分别输入准静态驱动信号和谐振器驱动信号，用于叠加准静态驱动信号和谐振器驱动信号，得到谐振器驱动信号；功率驱动电路，输入谐振器驱动信号，得到谐振器功率驱动信号并输出，用于驱动双模态mems谐振器在谐振态和准静态工作。
7、在本发明的一个实施例中，反馈放大电路包括：电阻r11、电阻r12和运算放大器po11，电阻r11的第一端连接运算放大器po11的反相输入端，第二端连接运算放大器po11的输出端；电阻r12的第一端连接运算放大器po11的正相输入端，第二端接地。
8、在本发明的一个实施例中，第一误差放大器包括：电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24和运算放大器po21；电阻r21的第一端输入第一外部准静态驱动参考信号，第二端连接运算放大器po21的反相输入端；电阻r22的第一端输入准静态反馈放大信号，第二端连接运算放大器po21的同相输入端；电阻r23跨接在运算放大器po21的反相输入端和输出端之间；电阻r24的第一端连接运算放大器po21的同相输入端，第二端接地；运算放大器po21的输出端连接第一加法器的第一输入端，第一加法器的第二输入端输入第一外部准静态驱动参考信号。
9、在本发明的一个实施例中，零极点补偿模块包括：电阻r25、电容c21、电阻r26、电容c22和运算放大器po22；电阻r25的第一端输入准静态叠加驱动参考信号，第二端连接运算放大器po22的反相输入端；电容c21并联连接电阻r25；电阻r26跨接在运算放大器po22的反相输入端和输出端之间；电容c22并联连接电阻r26；运算放大器po22的同相输入端接地。
10、在本发明的一个实施例中，耦合干扰消除模块包括：采样时钟c1、电容c23、采样时钟c2和电容c24；采样时钟c1的第一控制端输入第一正相外部时钟信号，第二控制端输入第一反相外部时钟信号，输入端输入准静态补偿驱动参考信号，输出端连接采样时钟c2的输入端；电容c23的第一极板连接采样时钟c1的输出端，第二极板接地；采样时钟c2的第一控制端输入第一反相外部时钟信号，第二控制端输入第一正相外部时钟信号，输出端连接电容c24的第一极板；电容c24的第二极板接地。
11、在本发明的一个实施例中，幅值提取模块包括：采样时钟c3、电容c31、采样时钟c4和电容c32；采样时钟c3的第一控制端输入第二正相外部时钟信号，第二控制端输入第二反相外部时钟信号，输入端输入谐振态反馈放大信号，输出端连接采样时钟c4的输入端；电容c31的第一极板连接采样时钟c3的输出端，第二极板接地；采样时钟c4的第一控制端输入第二反相外部时钟信号，第二控制端输入第二正相外部时钟信号，输出端连接电容c32的第一极板；电容c32的第二极板接地；第二误差放大器包括：电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34和运算放大器po31；电阻r31的第一端输入第二外部准静态驱动参考信号，第二端连接运算放大器po31的反相输入端；电阻r32的第一端输入谐振态幅值信号，第二端连接运算放大器po31的同相输入端；电阻r33跨接在运算放大器po31的反相输入端和输出端之间；电阻r34的第一端连接运算放大器po31的同相输入端，第二端接地。
12、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
13、本发明的双模态mems谐振器驱动电路，通过准静态驱动控制反馈电路对双模态mems谐振器的输出信号进行相位补偿和干扰消除处理，并通过负反馈控制提高了双模态mems谐振器在准静态的控制精度；再通过谐振态驱动幅值控制反馈电路和谐振态驱动频率锁定反馈电路分别提取双模态mems谐振器在谐振态的幅值与频率，并通过负反馈控制提高了双模态mems谐振器在谐振态的工作稳定性。还通过乘法器和双模态驱动电路叠加合成准静态驱动信号和谐振器驱动信号，实现了驱动电路单输出同时驱动双模态mems谐振器在两个模态工作。最终使得双模态mems谐振器在以较高幅度工作的同时保证了其在准静态的控制精度以及在谐振态的工作稳定性。
14、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
1.一种双模态mems谐振器驱动电路，连接双模态mems谐振器(200)的输出端，所述双模态mems谐振器(200)分别输出准静态反馈信号和谐振态反馈信号，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述反馈放大电路(1)包括：并联连接的准静态反馈放大电路(11)和谐振态反馈放大电路(12)；
3.根据权利要求1所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述准静态驱动控制反馈电路(2)包括：依次连接的第一误差放大器(21)、第一加法器(22)、零极点补偿模块(23)和耦合干扰消除模块(24)；
4.根据权利要求1所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述谐振态驱动幅值控制反馈电路(3)包括：依次连接的幅值提取模块(31)和第二误差放大器(32)；
5.根据权利要求1所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述双模态驱动电路(6)包括：依次连接的第二加法器(61)和功率驱动电路(62)；
6.根据权利要求2所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述反馈放大电路(1)包括：电阻r11、电阻r12和运算放大器po11，所述电阻r11的第一端连接所述运算放大器po11的反相输入端，第二端连接所述运算放大器po11的输出端；所述电阻r12的第一端连接所述运算放大器po11的正相输入端，第二端接地。
7.根据权利要求3所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述第一误差放大器(21)包括：电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24和运算放大器po21；所述电阻r21的第一端输入所述第一外部准静态驱动参考信号，第二端连接所述运算放大器po21的反相输入端；所述电阻r22的第一端输入所述准静态反馈放大信号，第二端连接所述运算放大器po21的同相输入端；所述电阻r23跨接在所述运算放大器po21的反相输入端和输出端之间；所述电阻r24的第一端连接所述运算放大器po21的同相输入端，第二端接地；
8.根据权利要求3所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述零极点补偿模块(23)包括：电阻r25、电容c21、电阻r26、电容c22和运算放大器po22；所述电阻r25的第一端输入所述准静态叠加驱动参考信号，第二端连接所述运算放大器po22的反相输入端；所述电容c21并联连接所述电阻r25；所述电阻r26跨接在所述运算放大器po22的反相输入端和输出端之间；所述电容c22并联连接所述电阻r26；所述运算放大器po22的同相输入端接地。
9.根据权利要求3所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述耦合干扰消除模块(24)包括：采样时钟c1、电容c23、采样时钟c2和电容c24；所述采样时钟c1的第一控制端输入第一正相外部时钟信号，第二控制端输入第一反相外部时钟信号，输入端输入所述准静态补偿驱动参考信号，输出端连接所述采样时钟c2的输入端；所述电容c23的第一极板连接所述采样时钟c1的输出端，第二极板接地；所述采样时钟c2的第一控制端输入第一反相外部时钟信号，第二控制端输入第一正相外部时钟信号，输出端连接所述电容c24的第一极板；所述电容c24的第二极板接地。
10.根据权利要求4所述的双模态mems谐振器驱动电路，其特征在于，所述幅值提取模块(31)包括：采样时钟c3、电容c31、采样时钟c4和电容c32；所述采样时钟c3的第一控制端输入第二正相外部时钟信号，第二控制端输入第二反相外部时钟信号，输入端输入所述谐振态反馈放大信号，输出端连接所述采样时钟c4的输入端；所述电容c31的第一极板连接所述采样时钟c3的输出端，第二极板接地；所述采样时钟c4的第一控制端输入第二反相外部时钟信号，第二控制端输入第二正相外部时钟信号，输出端连接所述电容c32的第一极板；所述电容c32的第二极板接地；
