Elektro-Mechanischer Δ-Σ Modulator für MEMS Drehratensensoren

Inhalt:
Diese Arbeit präsentiert die Implementierung einer Auslese-Schaltung basierend auf einer geschlossenen Regelschleife (closed-loop) für MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) Vibrations-Drehratensensoren. Das System basiert auf dem elektro-mechanischen DeltaSigma-Modulations Prinzip und ist auf einem ASIC (Application-Specific-Integrated-Circuit) im Zusammenspiel mit einem FPGA (Field-Programmable-Gate-Array) implementiert. Die Regelschleife für das Drehraten- Signal (Sense-loop) weist zwei Modulationsstufen für die Detektion der Coriolis-Kraft auf. Dadurch ist es möglich die Abtast-Frequenz (fs) im Vergleich zu Bandpass- und konventionellen Tiefpass DeltaSigma-Modulatoren zu reduzieren. Dieses Auslese-Konzept ermöglicht das Design von Auslese-Schaltungen mit sehr geringem Leistungsverbrauch sowohl in der Analogen auch als in Digitalen Domäne. Die präsentierten Messergebnisse welche zusammen mit einem MEMS Drehratensensor erzielt wurden demonstrieren die Funktionalität und Leistungsfähigkeit der Auslese-Schaltung.