DE102012104358A1

DE102012104358A1 - Verfahren und System für eine Quadraturfehlerkompensation

Info

Publication number: DE102012104358A1
Application number: DE102012104358A
Authority: DE
Inventors: Gabriele CAZZANIGA; Carlo Caminada; Manuel Santoro; Luciano Prandi; Demetre Kondylis; Luca Coronato
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-11-29
Also published as: CN102889895A; US9052335B2; US20130133396A1; EP2527788A1; US9897460B2; CN102889895B; US20150268060A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen MEMS-Sensor und ein Verfahren zur Kompensation eines Quadraturfehlers an einem MEMS-Sensor, der zur Erfassung von Bewegungen eines Substrates, insbesondere von Beschleunigungen und/oder Drehraten bestimmt ist. Mindestens eine auf dem Substrat angeordnete und relativ zu diesem beweglich gelagerte Masse wird mittels Antriebselektroden angetrieben. Die Masse/n vollziehen auf Grund eines Quadraturfehlers eine von der vorgesehenen Bewegung abweichende Bewegung. Eine auf Grund einer Corioliskraft und eines Quadraturfehlers erfolgende Auslenkung der Masse/n wird mit Erfassungselektroden erfasst. Erfindungsgemäß wird vorgesehen, dass mittels Kompensationselektroden eine Kapazitätsänderung in Abhängigkeit der Antriebsbewegung der Masse/n erfasst wird. An den Kompensationselektroden wird eine von dem Quadraturfehler des MEMS-Sensors abhängige Kompensationsladung erzeugt. Zur Kompensation wird die durch den Quadraturfehler in den Erfassungselektroden erzeugte, verfälschte bzw. fehlerhafte Ladung mit der Kompensationsladung kompensiert.

Description

Bestimmte Ausführungen der Erfindung beziehen sich auf Gyroskope bzw. Gyroskopvorrichtungen und/oder auf Verfahren und Systeme für eine Quadraturfehlerkompensation, zum Beispiel in Gyroskopen bzw. Gyroskopvorrichtungen.
In Gyroskopvorrichtungen besteht ein zu lösendes Problem in dem Auftreten von Quadraturfehlern. Ein Quadraturfehler kann zum Beispiel ein störendes Signal sein, das einem nutzbaren Drehratensignal überlagert ist.
Quadraturfehler werden durch Ungenauigkeiten und Asymmetrien in der Geometrie der bewegten Masse eines Gyroskops hervorgerufen. Die Amplitude eines solchen Quadraturfehlers kann das Zehn- bis Hundertfache der typischen Gyroskopvollausschläge betragen.
Die Qualität einer Gyroskopvorrichtung wird durch den Quadraturfehler beeinflusst, zum Beispiel in folgenden Parametern:

– dem dynamischen Bereich des Ladungsverstärkers
– dem Ausgangsrauschen und/oder
– den Temperaturabweichungen des Nullratenniveaus.

Verfahren und Vorrichtungen zur Kompensation von Quadraturfehlern sind beispielsweise aus den Druckschriften US 6,067,858 , EP 1 752 733 A2 , US 2006/0213265 A1 und US 2010/0132461 A1 bekannt. In allen diesen Druckschriften wird vorgeschlagen, die reale Bewegung der angetriebenen Masse, die durch den Quadraturfehler des Sensors von der idealen Bewegung abweichen möchte, so zu beeinflussen, dass sie möglichst der idealen Bewegung entspricht.
Weitere Einschränkungen und Nachteile konventioneller und traditioneller Ansätze werden dem Durchschnittsfachmann offenbart durch einen Vergleich solcher Verfahren und Systeme mit einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung, so wie sie in der restlichen vorliegenden Anmeldung und den Zeichnungen beschrieben sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation eines Quadraturfehlers an einem MEMS-Sensor, der zur Erfassung von Bewegungen eines Substrates, insbesondere von Beschleunigungen und/oder Drehraten bestimmt ist. Mindestens eine auf dem Substrat angeordnete und relativ zu diesem beweglich gelagerte Masse wird mittels Antriebselektroden angetrieben. Die Masse/n vollziehen auf Grund eines Quadraturfehlers eine von der vorgesehenen Bewegung abweichende Bewegung. Eine auf Grund einer Corioliskraft sowie des Quadraturfehlers erfolgende Auslenkung der Masse/n wird mit Erfassungselektroden erfasst.
Der durch beispielsweise kleine bauliche Toleranzen bei der Fertigung des Sensors und/oder durch ungleichmäßige Temperaturausdehnungen hervorgerufene Quadraturfehler bewirkt, dass die bewegte Masse von ihrer idealen, theoretisch vorgegebenen Bewegungsrichtung abweicht. Hierdurch werden Signale in den Erfassungselektroden erzeugt, welche die Signale zur Erfassung von Beschleunigungen oder Drehraten des Sensors überlagern und eine korrekte Erfassung verhindern.
Erfindungsgemäß wird vorgesehen, dass mittels Kompensationselektroden eine Kapazitätsänderung in Abhängigkeit der Antriebsbewegung der Masse/n erfasst wird. An den Kompensationselektroden wird eine von dem Quadraturfehler des MEMS-Sensors abhängige, insbesondere zu dem Quadraturfehler proportionale Kompensationsladung erzeugt. Zur Kompensation wird die durch den Quadraturfehler in den Erfassungselektroden erzeugte, verfälschte bzw. fehlerhafte Ladung mit der Kompensationsladung kompensiert.
Wesentlich hierbei ist, dass die Kompensationsladung lediglich der erfassten verfälschten bzw. fehlerhaften Ladung hinzugefügt wird, ohne dass die durch den Quadraturfehler bewirkte abweichende Bewegung der Masse/n verändert wird. Die fehlerhafte Bewegung bleibt beibehalten, es erfolgt nur die Kompensation der erfassten Ladung mit der Kompensationsladung. Im Gegensatz hierzu wird im Stand der Technik stets vorgeschlagen, dass die Bewegung der Masse derart beeinflusst wird, dass sie weitgehend der idealen Bewegung entspricht und ein mehr oder weniger richtiges Signal an den Erfassungselektroden erzeugt wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird dagegen weder die Bewegung der Masse noch die Ladung an den Erfassungselektroden durch die Kompensation beeinflusst. Die Kompensation erfolgt erst später, nämlich nach der Erfassung des fehlerhaften Signals. Es wird das fehlerhafte Signal kompensiert und nicht die Bewegung der Masse.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die durch den Quadraturfehler in den Erfassungselektroden erzeugte Ladung und die Kompensationsladung im Wesentlichen vollständig aufheben. Damit wird der Einfluss des Quadraturfehlers vollständig eliminiert und das Messergebnis am genauesten erhalten.
Vorteilhafterweise wird zur Erzeugung einer Kompensationsladung eine vorbestimmte, von dem Quadraturfehler des MEMS-Sensors abhängige Spannung auf die Kompensationselektroden aufgebracht.
Werden in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung die Kompensationsladung und die Ladung der Erfassungselektroden einander überlagert, so liegt ein aus beiden Signalen bestehendes neues Signal vor, welches den Quadraturfehler kompensiert hat und einer virtuellen idealen Bewegung entspricht.
Wird in einer vorteilhaften Ausführung die bereits überlagerte Ladung einer Auswerteelektronik zugeführt, so werden der dem Sensor zugeordneten Auswertungseinrichtung Ladungssignale übermittelt, welche die tatsächliche Bewegungsabweichung der Masse kompensieren und somit eine ideale Bewegung simulieren. Die Kompensationsladung und der Anteil der erfassten Ladung, welcher durch den Quadraturfehler bewirkt ist, heben sich gegenseitig auf, so dass lediglich der Wert, der bei einer idealen Bewegung erfasst worden wäre, übermittelt wird. Die Auswertungseinrichtung bzw. -elektronik erhält in diesem Fall lediglich ein – bereits kompensiertes – Signal übermittelt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden sowohl die Kompensationsladung als auch die Ladung der Erfassungselektroden einer Auswerteelektronik zugeführt und dort weiterverarbeitet. Es findet demnach erst in dieser Auswerteelektronik die Überlagerung statt. Die Auswerteelektronik bzw. -einrichtung erhält in diesem Fall einerseits das Signal der Kompensationsladung und außerdem das Signal der tatsächlich erfassten Erfassungsladung. Die beiden Signale werden sodann in der Elektronik weiterverarbeitet, um den Quadraturfehler zu kompensieren.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kompensationsladung abhängig vom Quadraturfehler geregelt wird. Die Regelung kann unmittelbar auf einen geänderten Quadraturfehler eingehen und das Kompensationssignal entsprechend abändern. Dies ist vorteilhaft bei extrem genau arbeitenden Sensoren oder Sensoren, welche sich im Laufe der Zeit verändern könnten, beispielsweise durch extreme Temperaturänderungen, die den Quadraturfehler beeinflussen.
Wird in einer vorteilhaften Ausführung der Quadraturfehler des MEMS-Sensors und/oder die von dem Quadraturfehler abhängige Spannung unmittelbar nach Herstellung des MEMS-Sensors ermittelt, so kann auf sehr einfache Weise der für diesen speziellen MEMS-Sensor vorliegende Fehler festgestellt werden und in einer festen Kompensationsspannung für diesen Fehler eingerichtet werden.
Vorteilhafterweise wird der Quadraturfehler des MEMS-Sensors und/oder die von dem Quadraturfehler abhängige Spannung während des Betriebs des MEMS-Sensors ermittelt. Bei Bedarf, beispielsweise bei Überschreiten einer festgelegten Toleranz kann sodann die Kompensationsspannung verändert werden.
Ein erfindungsgemäßer MEMS-Sensor dient zur Erfassung von Bewegungen eines Substrates, insbesondere von Beschleunigungen und/oder Drehraten. Er weist ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat angeordnete und mindestens eine relativ zu diesem Substrat beweglich gelagerte und mittels Antriebselektroden angetriebene Masse auf. Auf dem Substrat ist zumindest eine fest angeordnete Erfassungselektrode angeordnet, die mit zumindest einer an der Masse angeordneten Elektrode zusammenwirkt zur Erfassung einer Auslenkung der Masse auf Grund einer Corioliskraft und eines Quadraturfehlers. Außerdem ist eine Einrichtung zur Kompensation des Quadraturfehlers vorgesehen. Die Einrichtung zur Kompensation des Quadraturfehlers hat zumindest eine auf dem Substrat feststehend angeordnete Kompensationselektrode, die mit zumindest einer an der Masse angeordneten Elektrode zusammenwirkt zur Erfassung einer Kapazitätsänderung in Abhängigkeit der Antriebsbewegung der Masse/n. Weiterhin ist eine Spannungsquelle vorgesehen, die eine vorbestimmte, von dem Quadraturfehler abhängige Spannung auf die Kompensationselektroden aufbringt zur Erzeugung einer Kompensationsladung. Darüber hinaus besteht eine Verbindung zwischen den Kompensationselektroden und den Erfassungselektroden und/oder zwischen den Kompensationselektroden und einer Auswerteeinrichtung zur Kompensation der durch den Quadraturfehler in der Erfassungselektrode erzeugten Ladung mit der Kompensationsladung. Die Erfassungselektroden und eine Auswerteeinrichtung sind ebenfalls miteinander verbunden, um deren Signale an die Auswerteeinrichtung bzw. -elektronik weiterleiten zu können.
Der MEMS-Sensor ist dementsprechend derart ausgestattet, dass er entweder ein einziges, bereits kompensiertes Signal bzgl. einer bestimmte Ladung der Elektroden an die Auswerteelektronik senden kann. Alternativ oder zusätzlich sendet er zwei Signale an die Auswerteelektronik, nämlich einerseits ein Signal der Kompensationseinrichtung und andererseits ein Signal der Erfassungselektroden, das noch auf Grund des Quadraturfehlers verfälscht ist.
Weist die Auswerteeinrichtung bzw. -elektronik eine Reguliereinrichtung auf, so kann der MEMS-Sensor in vorteilhafter Weise sehr genau betrieben werden. Auch Änderungen, welche im Lauf des Betriebes des Sensors auftreten und Einfluss nehmen auf den Quadraturfehler können hierdurch berücksichtigt werden. Die Kompensation des Quadraturfehlers kann somit abgeändert und angepasst werden.
Vorteilhafterweise ist der MEMS-Sensor ein ein- oder mehrdimensionaler Sensor. Es können sowohl ein- oder mehrdimensionale Beschleunigungssensoren und auch ein- oder mehrdimensionale Drehratensensoren oder Kombinationen hiervon mit einer erfindungsgemäßen Quadraturfehlerkompensation ausgestattet sein. Vorzugsweise ist für jede zu kompensierende Erfassungsdimension eine eigene Kompensationseinrichtung vorgesehen. Es können aber auch Kompensationseinrichtungen an dem MEMS-Sensor angeordnet sein, welche für mehrere Dimensionen ein Kompensationssignal erstellen.
Vorteilhafterweise sind die Elektroden der Kompensationseinrichtung zusätzlich zur Erfassung und Auswertung der Antriebsbewegung und/oder zum Antrieb der Masse/n vorgesehen. Hiermit kann ein sehr kompakt bauender und relativ kostengünstiger Sensor geschaffen werden.
Ein System und/oder Verfahren ist vorgesehen für eine Quadraturfehlerkompensation, insbesondere wie es gezeigt und/oder beschrieben ist in Verbindung mit wenigstens einer der Figuren sowie weiterhin in den Ansprüchen.
Diese und andere Vorteile, Aspekte und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung, ebenso wie Details eines dargestellten Ausführungsbeispiels hiervon wird näher dargestellt in den folgenden Beschreibungen und Zeichnungen.
1 ist eine Darstellung, die zeigt, wie ein Quadraturfehler in einem kapazitiven Gyroskop auftritt.
2 ist eine Darstellung, wie eine Erfassung ausgelesen wird.
3 ist eine Darstellung, die eine vorgeschlagene Lösung für eine Quadratursignalkompensation in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorschlägt.
4 ist eine Darstellung, die in Verbindung mit einer Ausführung der Erfindung eine Erfassungsauslesung mit einer Quadratursignalkompensation darstellt.
5 ist eine Darstellung, die in Verbindung mit einer Ausführung der Erfindung eine Quadratursignalkompensation mit einem geschlossenen Regelkreis darstellt.
Bestimmte Ausführungen der Erfindung können in einem Verfahren und einem System für eine Quadraturfehlerkompensation gefunden werden, zum Beispiel in, aber nicht beschränkt auf Gyroskopvorrichtungen.
1 ist eine Darstellung, die zeigt, wie ein Quadraturfehler in einem kapazitiven Gyroskop auftritt.
In 1 bezeichnet „Rot“ den Rotor bzw. die sich bewegende Masse, „D“ die Antriebselektroden, „SD“ bzw. „S_2a“ und S_2b“ die Antriebserfassungselektroden, „S“ die Erfassungselektroden, „Ω“ die Drehrate, „x“ die Antriebsrichtung und „y“ die Erfassungsrichtung. Der Rotor „Rot“ ist mittel Federn „F“ an einem Substrat „Sub“ beweglich gelagert. Die Elektroden „D“, „SD“ bzw. „S_2a“ und „S_2b“ können als Kompensationselektroden dienen, da sie die Bewegung der Masse Rot erfassen können, zu welcher der Quadraturfehler proportional ist.
Wie aus 1 zu sehen ist, liegt ein ideales System vor, falls Ω = 0 und ∆y = 0 ist. Dementsprechend liegt keine Erfassungsausgabe vor.
Im Gegensatz dazu ist in einem realen System, falls Ω = 0, ∆y ≠ 0. Dementsprechend tritt ein störendes Erfassungsausgabesignal auf.
2 zeigt eine Darstellung, die eine Erfassungsausgabe darstellt, insbesondere für das reale und ideale System, wie in 1 gezeigt.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die entsprechende Antriebsbewegung: X = X₀·sin(ωt).
Der Quadraturfehler hat nahezu die selbe Phase der Antriebsbewegung, während das Drehratensignal die selbe Phase der Antriebsgeschwindigkeit aufweist. Der Quadraturfehler bewirkt eine von der idealen, linearen Antriebsbewegung abweichende, bspw. gierende Bewegung der Antriebsmasse.
Wie weiterhin aus 2 folgt, wird ein Ladungsverstärker verwendet, mit welchem mit einem elektronischen Interface (E) Ladungen ausgelesen werden, die in dem Rotor erzeugt werden.
In dem idealen System ist die Erfassungsausgabe durch den Rotor (Rot) nur abhängig von einem Drehratensignal:

C_1a = C₀ + Ω·cos(ωt) C_1b = C₀ – Ω·cos(ωt)

Q_1a = (C₀ + Ω·cos(ωt))·V_1a Q_1b = (C₀ – Ω·cos(ωt))·V_1b
Im Gegensatz dazu ist in einem realen System:

C_1a = C₀ + Quad·sin(ωt) + Ω·cos(ωt) C_1b = C₀ – Quad·sin(ωt) – Ω·cos(ωt)

Q_1a = (C₀ + Quad·sin(ωt) + Ω·cos(ωt))·V_1a Q_1b = (C₀ – Quad·sin(ωt) – Ω·cos(ωt))·V_1b
Hierbei bedeutet „ω“ die Antriebsfrequenz, „C₀“ die statische Kapazität auf den Erfassungselektroden S₁, „Quad“ die Kapazitätsabweichung aufgrund des Quadraturfehlers und „Ω“ die Kapazitätsabweichung aufgrund der Drehrate.
3 ist eine Darstellung, die in Verbindung mit einer Ausführung der Erfindung eine vorgeschlagene Lösung für eine Quadraturfehlerkompensation zeigt.
In der vorgeschlagenen Lösung wird die Quadratursignalladung, die durch die störende Erfassungsbewegung auf den Rotor erzeugt wird, kompensiert durch das Erzeugen einer entgegengerichteten Ladung, in dem ein weiteres Paar von Elektroden (S_2a, S_2b) benutzt wird. Um ein Signal zu erzeugen, das in der Lage ist die Quadratur mit diesem Verfahren zu kompensieren, muss sich die Kapazität auf diese Elektroden lediglich mit der Antriebsbewegung ändern.
4 ist ein Diagramm, welches in Verbindung mit einer Ausführung der Erfindung eine Erfassungsausgabe mit einer Quadratursignalkompensation darstellt.

Wie aus 4 hervorgeht ist in einem kompensierten System:

C_2a = C_0,2 + X₀·sin(ωt)	C_2b = C_0,2 – X₀·sin(ωt)
Q_2a = (C_0,2 + X₀·sin(ωt))·V_2a	Q_2b = (C_0,2 – X₀·sin(ωt))·V_2b
C_1a = C₀ + Quad·sin(ωt) + Ω·cos(ωt)	C_1b = C₀ – Quad·sin(ωt) – Ω·cos(ωt)
Q_1a = (C₀ + Quad·sin(ωt) + Ω·cos(ωt))·V_1a	Q_1b = (C₀ – Quad·sin(ωt) – Ω·cos(ωt))·V_1b
Q_tot = Q_1a + Q_1b + Q_2a + Q_2b =
= C₀·V_1a + C₀·V_1b + C_0,2·V_2a + C_0,2·V_2b + Ω·cos(ωt)·(V_1a – V_1b) + sin(ωt)·(Quad·V_1a + X₀·V_2a – Quad·V_1b – X₀·V_2b)

Dementsprechend wird mit einer geeigneten Kalibrierung das Quadratursignal ausgelöscht: V_2a = –V_1a·(Quad/X₀) and V_2b = –V_1b·(Quad/X₀)
Das Signal auf V_2a, V_2b ist das selbe wie V_1a, V_1b mit dem kalibrierten Anteil.
X₀ ist die Kapazitätsabweichung aufgrund der Antriebsbewegung.
Die vorgeschlagene Lösung benötigt eine Elektrode, die in der Lage ist die Antriebsbewegung auszulesen. Diese Elektrode kann sein:

– eine dafür vorgesehene Elektrode,
– die selbe Elektrode, die bereits an dem Gyroskop für die Antriebsregelung vorhanden ist, um die Antriebsbewegung (SD) zu erfassen,
– die selbe Elektrode, die bereits an dem Gyroskop für die Antriebsregelung vorhanden ist, um die Antriebsbewegung (D) zu bewirken.

Die Lösung ist anwendbar auf 1x-, 2x- oder 3x-Gyroskope. In Mehrachsengyroskopen benötigt jede Erfassungsachse eine andere Kalibrierungsspannung. Die Kompensationssignale können auf verschiedene Elektroden angewandt werden (eine für jede Erfassungsachse) oder auf die selbe Elektrode für alle Achsen (aufsummieren der verschiedenen Kompensationssignale). Die Lösung ist, falls erforderlich, ebenfalls anwendbar auf Sensoren, welche lineare Beschleunigungen in einer oder mehreren Richtungen erfassen. Auch hier können Bewegungen der Antriebsmassen durch entsprechende Signale, welche die Quadraturfehler kompensieren, ausgeglichen werden.
Die Kompensationsspannung kann während des Betriebs der Vorrichtung geändert werden, um eine Regulierung des Quadraturfehlers ausführen zu können. In diesem Fall kann eine Quadraturfehlerdrift während der Laufzeit des Sensors ebenfalls kompensiert werden. Hierzu zeigt 5 eine regulierte Quadratursignalkompensation, welche in Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung ist.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und äquivalente dargestellte Merkmale ersetzen können ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden um eine besondere Situation oder ein besonderes Material anzupassen an die Lehre der vorliegenden Erfindung ohne von ihrem Umfang abzuweichen. Deshalb ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine besondere dargestellte Ausführung beschränkt wird, aber dass die vorliegende Erfindung auch alle Ausführungen umfasst, welche in den Umfang der entsprechenden Patentansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5067858 [0005]
EP 1752733 A2 [0005]
US 2006/0213265 A1 [0005]
US 2010/0132461 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Kompensation eines Quadraturfehlers an einem MEMS-Sensor, der zur Erfassung von Bewegungen eines Substrates (Sub), insbesondere von Beschleunigungen und/oder Drehraten bestimmt ist, – wobei mindestens eine auf dem Substrat (Sub) angeordnete und relativ zu diesem beweglich gelagerte Masse (Rot) mittels Antriebselektroden (D) angetrieben wird – die Masse/n (Rot) auf Grund eines Quadraturfehlers eine von der vorgesehenen Bewegung abweichende Bewegung vollziehen, – eine auf Grund einer Corioliskraft sowie des Quadraturfehlers erfolgende Auslenkung der Masse/n (Rot) mit Erfassungselektroden (S) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, – dass mittels Kompensationselektroden (D; DS; S_2a, S_2b) eine Kapazitätsänderung in Abhängigkeit der Antriebsbewegung der Masse/n (Rot) erfasst wird, – dass an den Kompensationselektroden (D; DS; S_2a, S_2b) eine von dem Quadraturfehler des MEMS-Sensors abhängige, insbesondere zu dem Quadraturfehler proportionale Kompensationsladung erzeugt wird und – dass die durch den Quadraturfehler in den Erfassungselektroden (S) erzeugte Ladung mit der Kompensationsladung kompensiert wird, ohne dass die durch den Quadraturfehler bewirkte abweichende Bewegung der Masse/n (Rot) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die durch den Quadraturfehler in den Erfassungselektroden (S) erzeugte Ladung und die Kompensationsladung im Wesentlichen vollständig aufheben.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer Kompensationsladung eine vorbestimmte, von dem Quadraturfehler des MEMS-Sensors abhängige Spannung auf die Kompensationselektroden (D; DS; S_2a, S_2b) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsladung und die Ladung der Erfassungselektroden (S) einander überlagert werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die überlagerte Ladung einer Auswerteelektronik (E) zugeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsladung und die Ladung der Erfassungselektroden (S) einer Auswerteelektronik (E) zugeführt werden und dort weiterverarbeitet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsladung abhängig vom Quadraturfehler geregelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quadraturfehler des MEMS-Sensors und/oder die von dem Quadraturfehler abhängige Spannung unmittelbar nach Herstellung des MEMS-Sensors ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quadraturfehler des MEMS-Sensors und/oder die von dem Quadraturfehler abhängige Spannung während des Betriebs des MEMS-Sensors ermittelt wird.
MEMS-Sensor zur Erfassung von Bewegungen eines Substrates, insbesondere von Beschleunigungen und/oder Drehraten, – mit einem Substrat und – mit mindestens einer auf dem Substrat angeordneten und relativ zu diesem beweglich gelagerten und mittels Antriebselektroden (S) angetriebenen Masse (Rot), – mit zumindest einer auf dem Substrat (Sub) fest angeordneten Erfassungselektrode (S), die mit zumindest einer an der Masse (Rot) angeordneten Elektrode zusammenwirkt zur Erfassung einer Auslenkung der Masse (Rot) auf Grund einer Corioliskraft und eines Quadraturfehlers, – mit einer Einrichtung zur Kompensation des Quadraturfehlers, gekennzeichnet durch folgende Merkmale der Einrichtung zur Kompensation des Quadraturfehlers: – mit zumindest einer auf dem Substrat (Sub) feststehend angeordneten Kompensationselektrode (D; DS; S_2a, S_2b), die mit zumindest einer an der Masse (Rot) angeordneten Elektrode (D; DS; S_2a, S_2b) zusammenwirkt zur Erfassung einer Kapazitätsänderung in Abhängigkeit der Antriebsbewegung der Masse/n (Rot), – mit einer Spannungsquelle, die eine vorbestimmte, von dem Quadraturfehler abhängige Spannung auf die Kompensationselektroden (D; DS; S_2a, S_2b) aufbringt zur Erzeugung einer Kompensationsladung und – mit einer Verbindung zwischen den Kompensationselektroden (D; DS; S_2a, S_2b) und den Erfassungselektroden (S) und/oder einer Auswerteeinrichtung (E) zur Kompensation der durch den Quadraturfehler in den Erfassungselektroden (S) erzeugten Ladung mit der Kompensationsladung.
MEMS-Sensor nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (E) eine Reguliereinrichtung aufweist.
MEMS-Sensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der MEMS-Sensor ein ein- oder mehrdimensionaler Sensor ist.
MEMS-Sensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationselektrodeneinrichtung zusätzlich zur Erfassung und Auswertung der Antriebsbewegung und/oder zum Antrieb der Masse/n (Rot) vorgesehen ist.