CMOS readout electronics for mismatched and mode-matched mems gyroscopes
Ayrık mod ve bitişik mod mems dönüölçer için CMOS okuma elektroniği
- Tez No: 415553
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bu tez, ayrık mod ve bitişik mod MEMS dönüölçerler için CMOS okuma devrelerini sunmaktadır. MEMS dönüölçerlerin kontrol döngü parametrelerinin, sensör parametrelerinden ve çevre koşullarından etkilenmeden, sistematik şekilde tasarlanması, robast ve yüksek performans için gereklidir. Sistematik tasarıma ek olarak, sensörün performansını daha da artırmak için bazı ekstra teknikler kullanılmalıdır. Bu tezde, performans artırma tekniği olarak, sinyalin elektronik gürültüye olan oranını artıran mod birleştirme tekniği uygulanmıştır. Bu teknik açısal hız kontrol döngüsünden ayrık bir şekilde, ofset giderme devresine pertürbasyon sinyali eklenerek elde edilmiştir. Eklenen pertürbasyon sinyali frekans uyumsuzluk miktarını ölçmek için kullanılır. Bu bilgi mod birleştirme kontrolcüsüne verilerek algılama mod rezonans frekansı yay yumuşama etkisi kullanılarak ayarlanır. Bu yeni kontrolcü diğer sensör kontrol döngüleriyle beraber CMOS ASIC olarak gerçekleştirilmiştir, ve birleşik mod durumu değişen çevre koşullarında doğrulanmıştır. Bu sistem test edilmiş MEMS dönüölçerin çıkış gürültüsünü 6 kat düşürmüştür; termo-mekanik gürültü tabanı olan 0.23 hr)/√Hz ye ulaşılmıştır. Bu performans, 22mm x 22mm lik paketleme ve 125mW güç tüketimi ile elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the CMOS readout electronics for both mismatched and mode-matched MEMS gyroscopes. A systematic design of MEMS gyroscope's control loop parameters, which is insensitive to sensor parameters and environmental conditions, is necessary for robust and high performance operation. Extra to the systematic design for high performance operation, some special techniques should be used to further increase the performance of the sensor. In this thesis, as a performance increasing technique, mode-matching method is applied to increase the signal to electronic noise ratio. This is achieved by injecting a perturbation signal to the quadrature cancellation loop, while keeping it decoupled from the angular rate control loop. This injected perturbation signal is used to detect the amount of frequency mismatch that is fed to the mode-match controller in order to tune the sense mode resonance frequency by using spring softening effect. This new controller is implemented in a CMOS ASIC together with the other sensor control loops, and it is verified to maintain matched-mode state under changing environmental conditions. The system reduces the overall output noise of the tested MEMS gyroscope by a factor of 6; truly reaching down to the thermo-mechanical noise floor of 0.23 hr)/√Hz. This performance is obtained with 22mm x 22m packaging and 125mW power consumption.
Benzer Tezler
- CMOS integrated sensor readout circuitry for DNA detection applications
DNA tespit uygulamaları için CMOS entegre sensör okuma devresi
JAVİD MUSAYEV
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TAYFUN AKIN
YRD. DOÇ. DR. SELİM EMİNOĞLU
- Design, fabrication and characterization of a thermo-mechanical infrared detector array with integrated optical readout
Optik okuma ile tümleştirilmiş termo-mekanik kızılötesi algılayıcı dizinlerinin tasarım, üretim ve karakterizasyonu
REFİK BURAK ERARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- High performance readout electronics for uncooled infrared detector arrays
Soğutmasız kızılötesi detektör dizinleri için yüksek performanslı okuma elektroniği
ÖMER ÖZGÜR YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- A CMOS integrated PtSi schottky-barrier infrared dedector for night applications
CMOS elektronik devresi ile bütünleştirilmiş PtSi schottky-bariyer diyot tipi gece-görüş dedektörü
HALUK KÜLAH
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- High performance CMOS capacitive interface circuits for MEMS gyroscopes
MEMS dönüölçerler için yüksek performanslı CMOS sığasal arabirim devreleri
KANBER MİTHAT SİLAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN