Advanced readout and control electronics for MEMS gyroscopes
MEMS dönüölçerler için ileri seviye okuma ve kontrol elektroniği
- Tez No: 201789
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Jiroskop, Mikroelektromekanik sistemler, Gyroscope, Microelectromechanical systems
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, ODTÜ'de geliştirilmiş MEMS donüölçerler için tasarlanan ileri okuma ve kontrol elektroniğinin geliştirilmesini anlatmaktadır. Bu dönüölçer devreleri üç ana gruba ayrılmıştır: yüksek hassasiyetli arabirim devreleri, sürüş modu için kendiliğinden salınım sağlayan döngüler, ve algılama modu için genlik kipçözümü devreleri. Öne sürülen devreler ilk olarak ticari ayrık devre bileşenleriyle oluşturulmuş, daha sonra CMOS yongalar üzerinde birleştirilmiştir. Duyarga parametrelerinden ve çevre koşullarından bağımsız sabit genlikli sürüş modu titreşimleri sağlayan bir devre geliştirilmiştir. Geçiş-direnç yükselteç tipi arabirimleri ve algılama modu devreleriyle birlikte bu ileri kontrol elektroniğinden oluşturulan tamamen işlevsel açısal hız sistemi, 5.4x2.4 cm2 ebadında bir baskı devre plaketi üzerine yerleştirilmiştir. Bu sistemin sabit kayma kararsızlığı ve açısal rastgele kayması sırasıyla 14.3 º/saat ve 0.126 º/?saat olarak ölçülmüştür. Sistemin orantı katsayısı, ±50 º/sn ölçüm aralığında %0.01 doğrusallıktan sapma ve 0.1 º/sn sıfır dönü çıkışıyla birlikte 22.2 mV/(º/sn) olarak bulunmuştur. CMOS kazancı bir olan tampon devre ve geçiş-empedansı yükselteci tipi direnil ve sığal arabirim devreleri AC, geçici rejim, ve gürültü testleriyle karakterize edilmiştir. Yongayla tümleşik eğilimleme mekanizmalarının yüksek empedanslı düğümleri gerektiği şekilde 0 V potensiyeline DC olarak eğilimlediği gözlenmiştir. CMOS farksal sürüş modu kontrolü ve algılama modu kipçözümü devreleri, gelecekteki performans testleri için umut vaat eden sonuçlar vermiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis reports the development of advanced readout and control electronics for MEMS gyroscopes developed at METU. These gyroscope electronics are separated into three main groups: high sensitive interface circuits, drive mode amplitude controlled self oscillation loops, and sense mode phase sensitive amplitude demodulators. The proposed circuits are first implemented with discrete components, and then integrated on CMOS chips. A self oscillation loop enabling constant amplitude drive mode vibrations independent of sensor parameters and ambient conditions is developed. A fully functional angular rate system, which is constructed by employing this advanced control electronics together with the transresistance amplifier type interfaces and sense mode electronics, is implemented on a dedicated PCB having 5.4x2.4 cm2 area. This system demonstrates an impressive performance far better than the best performance achieved by any angular rate system developed at METU. Bias instability and angle random walk values are measured as 14.3 º/hr and 0.126 º/?hr, respectively. The scale factor of the system is found as 22.2 mV/(º/sec) with a nonlinearity of 0.01%, and a zero rate output of 0.1 º/sec, in ±50 º/sec measurement range. CMOS unity gain buffer (UGB) and transimpedance amplifier (TIA) type resistive and capacitive interfaces are characterized through AC, transient, and noise tests. It is observed that on chip biasing mechanisms properly DC-bias the high impedance nodes to 0 V potential. UGB type capacitive interfaces demonstrate superior performance than TIA counterparts due to stability problems associated with TIA interfaces. CMOS differential drive mode control and sense mode demodulation electronics give promising results for the future performance tests.
Benzer Tezler
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ
- Pamuk ipliklerinde istatiksel bir hata analiz yönteminin geliştirilmesi üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
AYŞE KARAKOR
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Soyanın çeşitli gelişme dönemlerinde topraktan kaldırdığı besin maddeleri ve büyümesi ile verim arasındaki ilişkiler
Başlık çevirisi yok
MERAL GİRGİN
- Buca yerleşme merkezinde ekoloji yönünden önemli biyotoplar üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
KEMAL TULUHAN YILMAZ
- Türkiye'de son 30 yıl içinde karma yem üretimi ve teknolojisi alanındaki gelişmeler
Başlık çevirisi yok
RECEP ÇÖPTEN