DE102009045422A1

DE102009045422A1 - Sensor arrangement, particularly rotation rate sensor, has substrate and sensor element arranged on substrate, where sensor element has seismic mass for sensing acceleration and seismic mass is deflected opposite to substrate

Info

Publication number: DE102009045422A1
Application number: DE102009045422A
Authority: DE
Inventors: Axel Franke; Frank Freund; Daniel Christoph Meisel; Jochen Beintner; Alexander Buhmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-10-08
Also published as: DE102009045422B4

Abstract

The sensor arrangement (1) has a substrate (2) and a sensor element (3) arranged on the substrate. The sensor element has a seismic mass for sensing acceleration. The seismic mass is deflected opposite to the substrate. The sensor element has a detection element for generating a sensor signal (10) depending on the deflection of the seismic mass. A pulse width modulator (4) is arranged on the substrate, which is configured for generating another sensor signal by pulse width modulation of the former sensor signal. An independent claim is also included for a method for operating a sensor arrangement.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a sensor arrangement according to the preamble of claim 1.

Solche Sensoranordnungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2005 055 474 A1 ein Beschleunigungssensor bekannt, welcher einen ersten und einen zweiten Chip umfasst. Der erste Chip weist eine mikromechanische Einrichtung zur Detektion einer auftretenden Beschleunigung auf, während der zweite Chip eine Auswerteeinheit zum Auswerten der detektierten Beschleunigung aufweist. Nachteilig dabei ist, dass analoge Detektionssignale des ersten Chips zur Aufbereitung erst zum zweiten Chip übertragen werden müssen. Dadurch besteht die Gefahr, dass die Detektionssignale auf dem Weg vom ersten Chip zum zweiten Chip durch äußere Einflüsse, wie beispielsweise elektromagnetische Strahlung und dergleichen, verfälscht werden. Darüberhinaus sind aus den Druckschriften DE 101 08 196 A1 , DE 101 08 197 A1 und DE 102 37 410 A1 Drehratensensoren mit Coriolis-Elementen bekannt, wobei jeweils ein Coriolis-Element zu Schwingungen parallel zu einer ersten Achse angeregt wird, wobei beim Vorliegen einer Drehrate parallel zur einer dritten Achse (senkrecht zur ersten Achse) das Coriolis-Element durch eine auf das Coriolis-Element wirkende Corioliskraft parallel zu einer zweiten Achse (senkrecht zur ersten und zur dritten Achse) ausgelenkt wird und wobei ein Detektionsmittel die Auslenkung des Coriolis-Elements kapazitiv oder piezoelektrisch detektiert. Die detektierte Auslenkung ist dabei abhängig von der Drehrate. Aus der Druckschrift DE 102 36 773 A1 ist ferner ein Beschleunigungssensor mit einem Substrat und einem Feldeffekttransistor bekannt, wobei der Feldeffekttransistor ein relativ zum Substrat bewegliches Gate aufweist. Eine Bewegung des beweglichen Gates relativ zum Substrat dient dabei zur Modulation eines Stromflusses durch einen Ladungskanal zwischen Source- und Drain-Anschlüssen des Feldeffekttransistors.Such sensor arrangements are well known. For example, from the document DE 10 2005 055 474 A1 an acceleration sensor is known which comprises a first and a second chip. The first chip has a micromechanical device for detecting an occurring acceleration, while the second chip has an evaluation unit for evaluating the detected acceleration. The disadvantage here is that analog detection signals of the first chip must first be transferred to the second chip for processing. As a result, there is the danger that the detection signals on the way from the first chip to the second chip will be falsified by external influences, such as, for example, electromagnetic radiation and the like. In addition, from the publications DE 101 08 196 A1 . DE 101 08 197 A1 and DE 102 37 410 A1 Rotation rate sensors with Coriolis elements known, wherein in each case a Coriolis element is excited to oscillate parallel to a first axis, wherein in the presence of a rotation rate parallel to a third axis (perpendicular to the first axis), the Coriolis element by a on the Coriolis element acting Coriolis force is deflected parallel to a second axis (perpendicular to the first and third axis) and wherein a detection means detects the deflection of the Coriolis element capacitively or piezoelectrically. The detected deflection is dependent on the rate of rotation. From the publication DE 102 36 773 A1 Furthermore, an acceleration sensor with a substrate and a field effect transistor is known, wherein the field effect transistor has a relative to the substrate movable gate. A movement of the movable gate relative to the substrate serves to modulate a current flow through a charge channel between the source and drain terminals of the field effect transistor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass sowohl das Sensorelement, als auch der Pulsweitenmodulator auf einem Substrat, d. h. auf dem gleichen Sensorchip, angeordnet sind. In vorteilhafter Weise ist der Signalweg zwischen dem Detektionselement und dem Pulsweitenmodulator somit vergleichsweise kurz. In vorteilhafter Weise wird durch die Pulsweitenmodulation des ersten Sensorsignals eine Analog-Digital-Konvertierung des analogen ersten Sensorsignals erzielt, so dass das zweite Sensorsignal ein digitales Signal umfasst, welches wesentlich störunempfindlicher gegenüber ungewünschten äußeren Einflüssen, wie beispielsweise elektromagnetische Strahlung, parasitäre Kapazitäten, elektrische Widerstände, Temperatur- und/oder Packageeinflüsse, ist. In vorteilhafter Weise ist somit eine vergleichsweise aufwändige Abschirmung beim Transport des zweiten Sensorsignals zu einer weiteren Auswerteschaltung bzw. zu einem separaten Auswertechip einsparbar und/oder ist eine größere räumliche Distanz beim Transport des zweiten Sensorsignals zu einer weiteren Auswerteschaltung bzw. zu einem separaten Auswertechip überbrückbar, ohne dass das zweite Sensorsignal dabei durch die oben genannten äußeren Einflüsse negativ beeinträchtigt wird. Die Signalübertragung zum Auswertechip wird somit robuster und die Partitionierung zwischen Sensorchip und Auswertechip ist wesentlich flexibler zu gestalten. Darüberhinaus wird der Flächenbedarf auf dem Auswertechip reduziert. Das Substrat umfasst bevorzugt ein Halbleitersubstrat und besonders bevorzugt ein Siliziumsubstrat. Ein Substrat im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst insbesondere einen Wafer und/oder einen Waferstapel (Chip Stack).The sensor arrangement according to the invention and the method according to the invention for operating a sensor arrangement according to the independent claims have the advantage over the prior art that both the sensor element and the pulse width modulator are mounted on a substrate, ie. H. on the same sensor chip, are arranged. Advantageously, the signal path between the detection element and the pulse width modulator is thus comparatively short. Advantageously, an analog-to-digital conversion of the analog first sensor signal is achieved by the pulse width modulation of the first sensor signal, so that the second sensor signal comprises a digital signal which is substantially immune to unwanted external influences, such as electromagnetic radiation, parasitic capacitances, electrical resistances , Temperature and / or package influences, is. In an advantageous manner, therefore, a comparatively complex shielding during transport of the second sensor signal to a further evaluation circuit or to a separate evaluation chip can be saved and / or a larger spatial distance can be bridged during transport of the second sensor signal to a further evaluation circuit or to a separate evaluation chip, without the second sensor signal is adversely affected by the above external influences. The signal transmission to the evaluation chip is thus more robust and the partitioning between sensor chip and evaluation chip is much more flexible. In addition, the space requirement on the evaluation chip is reduced. The substrate preferably comprises a semiconductor substrate and more preferably a silicon substrate. A substrate in the sense of the present invention comprises in particular a wafer and / or a wafer stack (chip stack).

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Pulsweitenmodulator einen mikromechanischen Komparator umfasst, welcher zum Vergleichen des ersten Sensorsignals mit einem Trägersignal konfiguriert ist. In vorteilhafter Weise wird durch die Realisierung des Pulsweitenmodulators als ein mikromechanisches Bauelement, eine Implementierung der Pulsweitenmodulation auf dem Substrat, d. h. auf den Sensorchip, erzielt. Vorteilhafterweise ist der mikromechanische Komparator dabei im mikromechanischen Herstellungsprozess, welcher zur Herstellung des Sensorelements dient, herstellbar. Die Herstellung des Sensorelements und des Komparators in einem gemeinsamen Herstellungsprozess ermöglicht dabei vorzugsweise eine Designabstimmung dahingehend, dass der Einfluss von Prozesstoleranzen auf z. B. die Empfindlichkeit des Sensorelements minimierbar ist (Empfindlichkeitskompensation). In vorteilhafter Weise wird durch den Komparator ein digitales zweites Sensorsignal erzeugt, welches eine Bitbreite 1 mit hoher Abtastrate (Überabtastung) aufweist.According to a preferred embodiment, it is provided that the pulse width modulator comprises a micromechanical comparator which is configured to compare the first sensor signal with a carrier signal. Advantageously, by implementing the pulse width modulator as a micromechanical device, an implementation of the pulse width modulation on the substrate, i. H. on the sensor chip, scored. Advantageously, the micromechanical comparator can be produced in the micromechanical production process which is used to produce the sensor element. The production of the sensor element and the comparator in a common manufacturing process preferably allows a design vote to the effect that the influence of process tolerances on z. B. the sensitivity of the sensor element can be minimized (sensitivity compensation). Advantageously, the comparator generates a digital second sensor signal which has a bit width 1 with a high sampling rate (oversampling).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sensorelement ein Anregungselement zur Anregung einer Antriebsschwingung der seismischen Masse aufweist, wobei das Sensorelement zur Erzeugung eines dritten Sensorsignals in Abhängigkeit der Antriebsschwingung ausgebildet ist und wobei das Substrat einen weiteren Pulsweitenmodulator aufweist, welcher zur Erzeugung eines vierten Sensorsignals durch eine Pulsweitenmodulation des dritten Sensorsignals konfiguriert ist, wobei der weitere Pulsweitenmodulator vorzugsweise einen weiteren mikromechanischen Komparator umfasst, welcher zum Vergleichen des dritten Sensorsignals mit dem Trägersignal konfiguriert ist. In vorteilhafter Weise umfasst das Sensorelement somit insbesondere einen Drehratensensor. Ferner wird auch das dritte Sensorsignal durch den weiteren Pulsweitenmodulator zu einem vierten Sensorsignal digitalisiert, so dass eine spätere Demodulation des zweiten Sensorsignals mit dem vierten Sensorsignal durchführbar ist, wobei in einfacher Weise lediglich störunempfindlichere digitale Signale miteinander verglichen werden müssen.According to a preferred embodiment, it is provided that the sensor element has an excitation element for exciting a drive vibration of the seismic mass, wherein the sensor element for generating a third Sensor signal is formed as a function of the drive oscillation and wherein the substrate has a further pulse width modulator which is configured to generate a fourth sensor signal by a pulse width modulation of the third sensor signal, wherein the further pulse width modulator preferably comprises a further micromechanical comparator, which for comparing the third sensor signal with the Carrier signal is configured. Advantageously, the sensor element thus comprises in particular a rotation rate sensor. Furthermore, the third sensor signal is digitized by the further pulse width modulator to form a fourth sensor signal, so that a later demodulation of the second sensor signal with the fourth sensor signal can be performed, in a simple manner only störunempfindlichere digital signals must be compared.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf dem Substrat ein vorzugsweise mikromechanischer Demodulator, insbesondere ein XOR-Gatter (exclusive or gate) angeordnet ist, welcher sowohl mit dem Pulsweitenmodulator, als auch mit dem weiteren Pulsweitenmodulator elektrisch leitfähig verbunden ist und welcher zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit eines mit dem vierten Sensorsignal demodulierten zweiten Sensorsignals konfiguriert ist. In vorteilhafter Weise wird in einfacher Weise eine Demodulation des zweiten Sensorsignals mit dem vierten Sensorsignal derart bewirkt, dass das Ausgangssignal auf „1” geschaltet wird, sobald die digitalen Zustände des zweiten und des vierten Sensorsignals unterschiedlich zueinander sind, und dass das Ausgangssignal auf „0” geschaltet wird, sobald die digitalen Zustände des zweiten und des vierten Sensorsignals gleich sind. Auf diese Weise wird die Frequenz der Antriebsschwingung aus dem zweiten Sensorsignal herausgefiltert, so dass ein digitales Ausgangssignal erzeugt wird, welches eine von dem Sensorelement gemessene Drehrate quantifiziert.According to a preferred embodiment, it is provided that a preferably micromechanical demodulator, in particular an XOR gate (exclusive or gate) is arranged on the substrate, which is electrically conductively connected both with the pulse width modulator, and with the further pulse width modulator and which for generating a Output signal is configured in response to a second sensor signal demodulated with the fourth sensor signal. Advantageously, a demodulation of the second sensor signal with the fourth sensor signal is effected in a simple manner such that the output signal is switched to "1" as soon as the digital states of the second and fourth sensor signals are different from each other, and the output signal is set to "0 "Is switched as soon as the digital states of the second and the fourth sensor signal are equal. In this way, the frequency of the drive oscillation is filtered out of the second sensor signal, so that a digital output signal is generated which quantifies a rotation rate measured by the sensor element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Komparator, der weitere Komparator und/oder das XOR-Gatter einen Feldeffekttransistor (FET) mit einem gegenüber dem Substrat beweglichen Gate umfasst. In vorteilhafter Weise wird somit die Differenz zweier Eingangssignale (erstes Sensorsignal und Trägersignal bzw. zweites Sensorsignal und Trägersignal bzw. drittes und viertes Sensorsignal) in eine mechanische Auslenkung des beweglichen Gates umgewandelt, welche über eine Modulation eines korrespondierenden Ladungskanals des Feldeffekttransistors (Kanal zwischen Drain und Source des Feldeffekttransistors) messbar ist. In vorteilhafter Weise sind somit für die Analog-Digital-Umwandlung notwendigen Digitalbausteine, wie Komparator und/oder XOR-Gatter, in einfacher Weise als mikromechanische Struktur realisierbar.According to a preferred embodiment, it is provided that the comparator, the further comparator and / or the XOR gate comprises a field-effect transistor (FET) with a gate which is movable relative to the substrate. Advantageously, the difference between two input signals (first sensor signal and carrier signal or second sensor signal and carrier signal or third and fourth sensor signal) is thus converted into a mechanical deflection of the movable gate, which is controlled by modulation of a corresponding charge channel of the field effect transistor (channel between drain and drain) Source of the field effect transistor) is measurable. Advantageously, thus necessary for the analog-to-digital conversion of digital components, such as comparator and / or XOR gates, in a simple manner as a micromechanical structure feasible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das bewegliche Gate mittels eines ersten Antriebselements zu einer ersten Bewegung und mittels eines zweiten Antriebselements zu einer zur ersten Bewegung antiparallelen zweiten Bewegung antreibbar ist, wobei das erste Antriebselement mit dem ersten Sensorsignal und das zweite Antriebselement mit dem Trägersignal oder das erste Antriebselement mit dem dritten Sensorsignalsignal und das zweite Antriebselement mit dem Trägersignal oder das erste Antriebselement mit dem zweiten Sensorsignal und das zweite Antriebselement mit dem vierten Sensorsignal elektrisch leitfähig verbunden sind. In vorteilhafter Weise regen das erste und zweite Antriebselement erste und zweite Bewegungen an, welche diametral entgegengesetzt sind. Dies hat zur Folge, dass das bewegliche Gate nur beim Vorliegen einer Antriebskraftdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebselement eine Bewegung durchführt, da sich andernfalls die Antriebskräfte des ersten und zweiten Antriebselements kompensieren. Der Ladungskanal des Feldeffekttransistors ist derart angeordnet, dass sowohl eine erste, als auch eine zweite Bewegung des beweglichen Gates ein Signal (insbesondere logisch 1) erzeugt.According to a preferred embodiment it is provided that the movable gate can be driven by a first drive element to a first movement and by means of a second drive element to a second movement antiparallel to the first movement, wherein the first drive element with the first sensor signal and the second drive element with the carrier signal or the first drive element with the third sensor signal and the second drive element with the carrier signal or the first drive element with the second sensor signal and the second drive element with the fourth sensor signal are electrically conductively connected. Advantageously, the first and second drive elements stimulate first and second movements, which are diametrically opposite. This has the consequence that the movable gate performs only in the presence of a driving force difference between the first and the second drive element to move, otherwise compensate for the driving forces of the first and second drive element. The charge channel of the field effect transistor is arranged such that both a first, as well as a second movement of the movable gate generates a signal (in particular logic 1).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf dem Substrat ein mikromechanischer Signalgenerator angeordnet ist, welcher zur Erzeugung des Trägersignals konfiguriert ist, wobei das Trägersignal vorzugsweise ein Dreiecks- und/oder ein Sägezahnsignal umfasst. In vorteilhafter Weise werden somit alle für die Bereitstellung des digitalen Ausgangssignals wesentlichen Signale und Bausteine in mikromechanischen Strukturen erzeugt oder hergestellt, so dass eine vollständige Analog-Digital-Wandlung und Demodulierung des ersten Sensorsignals auf dem Substrat, d. h. auf dem Sensorchip implementierbar ist.According to a preferred embodiment it is provided that a micromechanical signal generator is arranged on the substrate, which is configured to generate the carrier signal, wherein the carrier signal preferably comprises a triangular and / or a sawtooth signal. In an advantageous manner, all signals and components essential for the provision of the digital output signal are thus produced or produced in micromechanical structures, so that complete analog-to-digital conversion and demodulation of the first sensor signal on the substrate, ie. H. can be implemented on the sensor chip.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das erste Sensorsignal von dem Detektionselement erzeugt wird und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt das zweite Sensorsignal durch eine Pulsweitenmodulation des ersten Sensorsignals von dem Pulsenweitenmodulator erzeugt wird. In vorteilhafter Weise wird somit eine Analog-Digital-Konvertierung auf dem Substrat, d. h. auf dem Sensorchip realisiert, so dass ein digitales zweites Sensorsignal erzeugt wird, welches im Vergleich zum ersten Sensorsignal deutlich störunempfindlicher gegenüber den oben genannten ungewünschten Einflüssen ist.Another object of the present invention is a method for operating a sensor arrangement, wherein in a first method step, the first sensor signal is generated by the detection element and wherein in a second method step, the second sensor signal is generated by a pulse width modulation of the first sensor signal from the pulse width modulator. Advantageously, thus an analog-to-digital conversion on the substrate, i. H. realized on the sensor chip, so that a digital second sensor signal is generated, which is significantly less susceptible to the above-mentioned undesired influences compared to the first sensor signal.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem dritten Verfahrensschritt ein drittes Sensorsignal von dem Sensorelement erzeugt wird, wobei in einem vierten Verfahrensschritt ein viertes Sensorsignal durch eine Pulsweitenmodulation des dritten Sensorsignals von einem weiteren Pulsweitenmodulator durchgeführt wird, wobei in einem fünften Verfahrensschritt ein Ausgangssignal durch eine Demodulation des zweiten Sensorsignals mit dem vierten Sensorsignal erzeugt wird. In vorteilhafter Weise wird ferner das zweite Sensorsignal bereits auf dem Substrat, d. h. auf dem Auswertechip mit dem vierten Sensorsignal demoduliert, so dass vom dem Auswertechip ein digitales Ausgangssignal bereitgestellt wird, welches die von dem Sensorelement detektierte Drehrate quantifiziert. Die Demodulation wird dabei vorzugsweise mittels eines mikromechanischen XOR-Gatters durchgeführt.According to a preferred embodiment it is provided that in a third In a fourth method step, a fourth sensor signal is performed by a pulse width modulation of the third sensor signal from a further pulse width modulator, wherein in a fifth method step, an output signal is generated by a demodulation of the second sensor signal with the fourth sensor signal , In an advantageous manner, the second sensor signal is further demodulated already on the substrate, ie on the evaluation chip with the fourth sensor signal, so that a digital output signal is provided by the evaluation chip, which quantifies the rotation rate detected by the sensor element. The demodulation is preferably carried out by means of a micromechanical XOR gate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im zweiten Verfahrensschritt in Abhängigkeit einer Differenz zwischen dem ersten Sensorsignal und dem Trägersignal, im vierten Verfahrensschritt in Abhängigkeit einer Differenz zwischen dem dritten Sensorsignal und dem Trägersignal und/oder im fünften Verfahrensschritt in Abhängigkeit einer Differenz zwischen dem zweiten und dem vierten Sensorsignal ein bewegliches Gate eines Feldeffekttransistors zu einer Bewegung angeregt wird, wobei in Abhängigkeit der Bewegung die elektrische Leitfähigkeit eines Ladungskanals des Feldeffekttransistors gesteuert wird. In vorteilhafter Weise wird das Gate dabei senkrecht oder parallel zum Substrat bewegt, so dass entweder die Überlappung zwischen dem Ladungskanal und dem Gate senkrecht zum Substrat oder der Abstand zwischen dem Landungskanal und dem Gate senkrecht zum Substrat durch die Bewegung des Gates verändert wird und somit eine Modulation des Ladungsflusses durch den Ladungskanal zwischen Drain und Source des Feldeffekttransistors erzielt wird.According to a preferred embodiment it is provided that in the second method step in dependence on a difference between the first sensor signal and the carrier signal, in the fourth method step depending on a difference between the third sensor signal and the carrier signal and / or in the fifth method step depending on a difference between the second and the fourth sensor signal, a movable gate of a field effect transistor is excited to move, wherein in dependence of the movement, the electrical conductivity of a charge channel of the field effect transistor is controlled. Advantageously, the gate is thereby moved perpendicular or parallel to the substrate, so that either the overlap between the charge channel and the gate perpendicular to the substrate or the distance between the landing channel and the gate perpendicular to the substrate is changed by the movement of the gate and thus a Modulation of the charge flow through the charge channel between the drain and source of the field effect transistor is achieved.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenShow it

1 eine Sensoranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 1 a sensor arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention and

2 und 3 eine schematische Aufsicht und ein schematisches Schaltbild eines Pulsweitenmodulators einer Sensoranordnung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 and 3 a schematic plan view and a schematic circuit diagram of a pulse width modulator of a sensor arrangement according to the exemplary embodiment of the present invention.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

In 1 ist eine Sensoranordnung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die illustrierte Sensoranordnung 1 insbesondere einen Sensorchip umfasst. Die Sensoranordnung 1 weist ein Substrat 2 auf, auf welchem beispielhaft ein Sensorelement 3 in Form eines mikromechanischen Drehratensensors realisiert ist. Der Drehratensensor umfasst eine nicht dargestellte seismische Masse, welche mittels Anregungselementen zu einer Antriebsschwingung entlang einer ersten Richtung angeregt wird. Beim Vorliegen einer Drehrate um eine Drehachse entlang einer zur ersten Richtung senkrechten dritten Richtung wirken Corioliskräfte auf die seismische Masse, so dass die seismische Masse entlang einer zur ersten und zur dritten Richtung senkrechten zweiten Richtung ausgelenkt wird. Diese Auslenkung der seismischen Masse wird von einem nicht abgebildeten Detektionselement des Sensorelements 3 detektiert und als ein analoges erstes Sensorsignal 10, welches von der Auslenkung der seismischen Masse abhängt, von dem Detektionselement in einem ersten Verfahrensschritt bereitgestellt. Das Detektionselement ist mit einem Pulsweitenmodulator 4 elektrisch leitfähig verbunden. Der Pulsweitenmodulator 4 stellt ein zweites Sensorsignal 10' her, welche durch eine Pulsweitenmodulation des ersten Sensorsignals 10 in einem zweiten Verfahrensschritt erzeugt wird. Dazu wird der Pulsweitenmodulator 4 mit einem Trägersignal 12 versorgt, welches von einem Signalgenerator 14 erzeugt wird. Der Signalgenerator 14 ist vorzugsweise als mikromechanisches Bauelement in das Substrat 2 und den Sensorchip integriert. Optional ist aber auch denkbar, dass der Signalgenerator 14 vom Sensorchip getrennt realisiert ist und lediglich das Trägersignal 12 auf den Sensorchip geführt wird. Das Trägersignal 12 umfasst insbesondere ein Dreieckssignal oder ein gekapptes Dreieckssignal. Der Pulsweitenmodulator 4 umfasst einen mikromechanischen Komparator 5, welcher das erste Sensorsignal 10 mit dem Trägersignal 12 vergleicht und das zweite Sensorsignal 10' in Abhängigkeit dieses Vergleichs herstellt. Der Komparator 5 kann lediglich zwei Schaltzustände unterscheiden: „0” und „1”. Das zweite Sensorsignal 10' umfasst somit eine Abfolge von Pulsen, deren Pulsbreite (Weite) durch Abtasten des ersten Sensorsignals 10 moduliert wird. Folglich erzeugt der Komparator 5 ein digitales zweites Sensorsignal 10'. Aufgrund der Antriebsschwingung ist das erste Sensorsignal 10 mit der Antriebsfrequenz der Antriebsschwingung moduliert, so dass eine entsprechende Demodulation des zweiten Sensorsignals 10' nach der Drehrate durchgeführt werden muss, um ein digitales Ausgangssignal 13 zu erzeugen, welches lediglich von der detektierten Drehrate abhängt. Dazu wird von dem Sensorelement 3 in einem dritten Verfahrensschritt ein analoges drittes Sensorsignal 11 bereitgestellt, welches von der Antriebsschwingung der seismischen Masse abhängig ist. Dieses dritte Sensorsignal 11 wird analog zum ersten Sensorsignal 10 mittels eines weiteren Pulsweitenmodulators 6 in einem vierten Verfahrensschritt pulsweitenmoduliert. Der weitere Pulsweitenmodulator 6 umfasst einen mikromechanischen weiteren Komparator 7, welcher ebenfalls mit dem Signalgenerator 14 elektrisch leitfähig verbunden ist und mit dem Trägersignal 12 beaufschlagt wird. Der weitere Komparator 7 stellt analog zum zweiten Sensorsignal 10' ein digitales viertes Sensorsignal 11' bereit, welches durch einen Vergleich des dritten Sensorsignals 11 mit dem Trägersignal 12 erzeugt wird. Der Pulsweitenmodulator 4 und der weitere Pulsweitenmodulator 6 sind jeweils elektrisch leitfähig mit einem Demodulator 8 verbunden, welcher ein mikromechanisches XOR-Gatter 9 umfasst. Der Demodulator 8 demoduliert in einem fünften Verfahrensschritt das zweite Sensorsignal 10' mit dem vierten Sensorsignal 11' und stellt das digitale Ausgangssignal 13 bereit. Dazu vergleicht das XOR-Gatter 9 das zweite Sensorsignal 10' mit dem vierten Sensorsignal 11'. Das Ausgangssignal 13 wird auf „0” geschaltet, wenn das zweite und vierte Sensorsignal 10', 11' den gleichen logischen Zustand aufweisen, während das Ausgangssignal 13 auf „1” geschaltet wird, wenn das zweite und vierte Sensorsignal 10', 11' einen ungleichen logischen Zustand aufweisen. Das digitale Ausgangssignal 13 wird anschließend vorzugsweise zur weiteren Auswertung an einen Auswertechip, insbesondere einen ASIC-Halbleiterchip, weitergeleitet (Alternativ wäre auch denkbar, das zweite und vierte Sensorsignal 10', 11 direkt an den externen Auswertechip zu leiten). Das XOR-Gatter 9 ist als mikromechanisches Bauelement ausgeführt, wobei das XOR-Gatter 9 einen nicht dargestellten Feldeffekttransistor 100 (suspended FET, SG-FET) aufweist, welcher einen Ladungskanal 111 zwischen einem Drain- und einem Source-Anschluss 109, 110 des Feldeffekttransistors 100, sowie ein bewegliches Gate 101 umfasst. Das bewegliche Gate 101 ist gegenüber dem Ladungskanal 111 beweglich ausgebildet, wobei das bewegliche Gate 101 vorzugsweise senkrecht oder parallel zum Substrat 2 beweglich ist. Durch eine Bewegung des beweglichen Gates 101 relativ zum Ladungskanal 111 wird entweder die Überlappung zwischen dem Ladungskanal 111 und dem beweglichen Gate 101 senkrecht zum Substrat 2 oder der Abstand zwischen dem Ladungskanal 111 und dem beweglichen Gate 101 senkrecht zum Substrat 2 verändert, so dass die Bewegung des beweglichen Gates 101 den Schaltzustand des Feldeffekttransistors 100 aufgrund einer Änderung des elektrischen Feldes im Bereich des Ladungskanals 111 beeinflusst. Das bewegliche Gate 101 ist dabei mittels eines ersten Antriebselements 102 zu einer ersten Bewegung 103 und mittels eines zweiten Antriebselements 104 zu einer zur ersten Bewegung 103 antiparallelen zweiten Bewegung 105 aus einer Ausgangslage heraus antreibbar (erste und zweite Bewegung 103, 105 sind diametral entgegengesetzt), wobei das erste Antriebselement 102 mit dem zweiten Sensorsignal 10' und das zweite Antriebselement 104 mit dem vierten Sensorsignal 11' elektrisch leitfähig verbunden ist. Dies hat zur Folge, dass das bewegliche Gate 101 nur beim Vorliegen einer Antriebskraftdifferenz zwischen dem zweiten und dem vierten Sensorsignal 10', 11' die erste oder zweite Bewegung 103, 105 durchführt, da sich andernfalls die Antriebskräfte des ersten und zweiten Antriebselements 102, 104 gerade kompensieren. Der Ladungskanal 111 des Feldeffekttransistors 100 ist derart angeordnet, dass sowohl bei der ersten, als auch bei der zweiten Bewegung 103, 105 das Ausgangssignal 13 auf „1” gesetzt wird. Sind der Schaltungszustand des zweiten und vierten Sensorsignals 10', 11' gleich, verweilt das bewegliche Gate 101 in seiner Ausgangslage und das Ausgangssignal 13 wird auf „0” gesetzt. Die vorliegende Ausführungsform hat lediglich beispielhaften Charakter. Das Sensorelement 1 umfasst optional beispielsweise einen linearen Beschleunigungssensor.In 1 is a sensor arrangement 1 according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein the illustrated sensor arrangement 1 in particular comprises a sensor chip. The sensor arrangement 1 has a substrate 2 on, on which example a sensor element 3 is realized in the form of a micromechanical rotation rate sensor. The rotation rate sensor comprises a seismic mass, not shown, which is excited by means of excitation elements to a drive oscillation along a first direction. In the presence of a rate of rotation about an axis of rotation along a third direction perpendicular to the first direction, Coriolis forces act on the seismic mass, so that the seismic mass is deflected along a second direction perpendicular to the first and third directions. This deflection of the seismic mass is detected by a non-illustrated detection element of the sensor element 3 detected and as an analog first sensor signal 10 , which depends on the deflection of the seismic mass, provided by the detection element in a first method step. The detection element is with a pulse width modulator 4 connected electrically conductive. The pulse width modulator 4 provides a second sensor signal 10 ' forth, which by a pulse width modulation of the first sensor signal 10 is generated in a second process step. This is the pulse width modulator 4 with a carrier signal 12 supplied by a signal generator 14 is produced. The signal generator 14 is preferably as a micromechanical device in the substrate 2 and integrated the sensor chip. Optionally, however, it is also conceivable that the signal generator 14 is realized separately from the sensor chip and only the carrier signal 12 is guided on the sensor chip. The carrier signal 12 in particular comprises a triangular signal or a truncated triangular signal. The pulse width modulator 4 includes a micromechanical comparator 5 , which is the first sensor signal 10 with the carrier signal 12 compares and the second sensor signal 10 ' depending on this comparison. The comparator 5 can only distinguish two switching states: "0" and "1". The second sensor signal 10 ' thus comprises a sequence of pulses whose pulse width (width) by scanning the first sensor signal 10 is modulated. Consequently, the comparator generates 5 a digital second sensor signal 10 ' , Due to the drive oscillation is the first sensor signal 10 modulated with the drive frequency of the drive oscillation, so that a corresponding demodulation of the second sensor signal 10 ' after the rotation rate must be performed to get a digital output signal 13 to generate, which depends only on the detected rate of turn. This is done by the sensor element 3 in a third process step, an analog third sensor signal 11 provided by the Drive vibration of the seismic mass is dependent. This third sensor signal 11 becomes analogous to the first sensor signal 10 by means of a further pulse width modulator 6 pulse width modulated in a fourth process step. The further pulse width modulator 6 comprises a micromechanical further comparator 7 , which also with the signal generator 14 is electrically conductively connected to the carrier signal 12 is charged. The other comparator 7 is analogous to the second sensor signal 10 ' a digital fourth sensor signal 11 ' ready, which by comparison of the third sensor signal 11 with the carrier signal 12 is produced. The pulse width modulator 4 and the other pulse width modulator 6 are each electrically conductive with a demodulator 8th which is a micromechanical XOR gate 9 includes. The demodulator 8th demodulates the second sensor signal in a fifth method step 10 ' with the fourth sensor signal 11 ' and provides the digital output signal 13 ready. The XOR gate compares to this 9 the second sensor signal 10 ' with the fourth sensor signal 11 ' , The output signal 13 is switched to "0" when the second and fourth sensor signals 10 ' . 11 ' have the same logic state while the output signal 13 is switched to "1" when the second and fourth sensor signals 10 ' . 11 ' have an unequal logical state. The digital output signal 13 is then preferably forwarded for further evaluation to an evaluation chip, in particular an ASIC semiconductor chip (alternative would also be conceivable, the second and fourth sensor signal 10 ' . 11 direct to the external evaluation chip). The XOR gate 9 is designed as a micromechanical device, wherein the XOR gate 9 a field effect transistor, not shown 100 (suspended FET, SG-FET), which has a charge channel 111 between a drain and a source connection 109 . 110 of the field effect transistor 100 , as well as a movable gate 101 includes. The movable gate 101 is opposite the charge channel 111 movably formed, wherein the movable gate 101 preferably perpendicular or parallel to the substrate 2 is mobile. By a movement of the movable gate 101 relative to the cargo channel 111 Either the overlap between the charge channel 111 and the movable gate 101 perpendicular to the substrate 2 or the distance between the cargo channel 111 and the movable gate 101 perpendicular to the substrate 2 changed, so that the movement of the movable gate 101 the switching state of the field effect transistor 100 due to a change in the electric field in the region of the charge channel 111 affected. The movable gate 101 is by means of a first drive element 102 to a first movement 103 and by means of a second drive element 104 to one for the first movement 103 antiparallel second movement 105 drivable from a starting position (first and second movement 103 . 105 are diametrically opposed), wherein the first drive element 102 with the second sensor signal 10 ' and the second drive element 104 with the fourth sensor signal 11 ' electrically conductive is connected. As a result, the movable gate 101 only in the presence of a driving force difference between the second and the fourth sensor signal 10 ' . 11 ' the first or second movement 103 . 105 otherwise, since the driving forces of the first and second drive elements 102 . 104 just compensate. The cargo channel 111 of the field effect transistor 100 is arranged such that both in the first, as well as in the second movement 103 . 105 the output signal 13 is set to "1". Are the circuit state of the second and fourth sensor signal 10 ' . 11 ' the same, the moving gate lingers 101 in its initial position and the output signal 13 is set to "0". The present embodiment is merely exemplary in nature. The sensor element 1 Optionally includes, for example, a linear acceleration sensor.

In 2 und 3 sind eine schematische Aufsicht und ein schematisches Schaltbild 121 eines Pulsweitenmodulators 4 einer Sensoranordnung 1 gemäß der in 1 illustrierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei der Pulsweitenmodulator 4 einen als mikromechanisches Bauelement ausgeführten Komparator 5 umfasst. Ähnlich wie das mikromechanische XOR-Gatter 9 umfasst der Komparator 5 einen Feldeffekttransistor 100, welche ein mit einer Antriebsmasse 108 verbundenes bewegliches Gate 101 aufweist. Die Antriebsmasse 108 ist über Federn 106 und Verankerungselemente 107 beweglich am Substrat 2 befestigt. Der Komparator 5 weist ferner ein erstes Antriebselement 102 auf, welches die Antriebsmasse 108 und somit auch das bewegliche Gate 101 zu einer ersten Bewegung 103 antreibt. Das erste Antriebselement 102 umfasst eine erste Kammelektrodenstruktur aus substratfesten ersten Antriebselektroden, welche in Abhängigkeit des ersten Signals 10 beschaltet werden, und aus korrespondierenden mit der Antriebsmasse 108 verbundenen ersten Gegenelektroden. Der Komparator 5 weist ein zum ersten Antriebselement 102 im Wesentlichen baugleiches zweites Antriebselement 104 auf, welches die Antriebsmasse 108 und somit das bewegliche Gate 101 zu einer zur ersten Bewegung 103 antiparallelen zweiten Bewegung 105 antreibt. Substratfeste zweite Antriebselektroden einer zweiten Kammelektrodenstruktur des zweiten Antriebselements 104, welche mit zweiten Gegenelektroden der Antriebsmasse 108 zusammenwirken, werden in Abhängigkeit des Trägersignals 12 beschaltet. Der Feldeffekttransistor 100 umfasst ferner einen Drain-Anschluss 109 und einen Source-Anschluss 110, welche mittels eines Ladungskanals 111 miteinander verbunden sind. Die elektrische Leitfähigkeit des Ladungskanals 111 bildet sich dabei in Abhängigkeit der Überdeckung des Ladungskanals 111 durch das bewegliche Gate 101 senkrecht zum Substrat 2 aus. In einer illustrierten beispielhaften Ausgangsstellung wird der Ladungskanal 111 nicht durch das bewegliche Gate 101 überdeckt. Wenn die Antriebskräfte des ersten Antriebselements 102 größer als die Antriebskräfte des zweiten Antriebselements 104 werden, wird das bewegliche Gate 101 in Richtung Ladungskanal 111 entsprechend der ersten Bewegung 103 bewegt, so dass sich die elektrische Leitfähigkeit des Ladungskanals 111, welche zur Erzeugung des digitalen zweiten Sensorsignals 10' dient, ändert. Es wird somit die logische Operation eines logischen Komparators durch den Komparator 5 realisiert. Als ein Referenzelement für den mikromechanischen Komparator 5 ist beispielhaft ein weiterer Feldeffekttransistor 112 dargestellt, welcher zur Minimierung von Prozessschwankungen im Wesentlichen baugleich zum Feldeffekttransistor 100 ausgebildet ist, wobei eine weitere Antriebsmasse 116 des weiteren Feldeffekttransistors 112 substratfest angeordnet ist, so dass das weitere Gate 117 des weiteren Feldeffekttransistors 112 eine unveränderliche elektrische Leitfähigkeit in einem weiteren Ladungskanal 118 zwischen weiteren Drain- und Sourceanschlüssen 119, 120 des weiteren Feldeffekttransistors 112 erzeugt. Der weitere Feldeffekttransistor 112 fungiert in diesem Fall beispielhaft als Stromsenke. Der weitere Pulsweitenmodulator 6 ist vorzugsweise analog zum Pulsweitenmodulator 4 ausgebildet. Das erste und zweiten Antriebselement 102, 104 sind alternativ als Plattenkondensatorstrukturen, als piezoelektrische Strukturen, als thermoelastische Strukturen (mit einer geeigneten Bimorph-Struktur) und/oder als magnetische Aktoren ausgebildet. Das erste und zweite Antriebselemente 102, 104 werden vorzugsweise derart dimensioniert, dass für den gewählten Frequenzgang des Komparators 5 und die Größe der Eingangssignale ausreichende Kräfte erzeugt werden können, um die Antriebsmasse 108 gegenüber dem Substrat 2 auszulenken und eine für die am Ausgang verwendete Abtastrate ausreichende Flankensteilheit zu erzeugen. In 3 ist schematisch ein Schaltbild des Pulsweitenmodulators 4 dargestellt, wobei der Feldeffekttransistor 100 in Reihe mit dem weiteren Feldeffekttransistor 112 geschaltet wird. Der Feldeffekttransistor 100 fungiert dabei als Stromquelle, während der weitere Feldeffekttransistor 112 als Stromsenke fungiert. Ein Knoten 122 zwischen dem Feldeffekttransistor 100 und dem weitere Feldeffekttransistor 112 wird mit einem einfachen Strom-Spannung-Wandler 125 verbunden, welcher insbesondere einen Operationsverstärker 126 und einen ohmschen Widerstand 127 umfasst. Am Ausgang 128 des Operationsverstärkers 126 liegt je nach Auslenkung des beweglichen Gates 101 des Feldeffekttransistors 100 entweder logisch „1” oder logisch „0” an, sodass am Ausgang 128 das zweite Sensorsignal 10 erzeugt wird. Alternativ ist denkbar, dass anstatt des weiteren Feldeffekttransistors 112 mit dem feststehenden weiteren Gate 117 ein weiterer Feldeffekttransistor 112 realisiert wird, welcher analog zum Feldeffekttransistor 100 ebenfalls ein weiteres bewegliches Gate aufweist. Besonders bevorzugt weist dabei der Feldeffekttransistor 100 lediglich das erste Antriebselement 102 und der weitere Feldeffekttransistor 112 ein weiteres erstes Antriebselement auf, wobei das erste Antriebselement 102 und das weitere erste Antriebselement differenziell miteinander verschaltet werden. Alternativ ist vorgesehen, dass das bewegliche Gate 101 senkrecht zum Substrat 2 eine Mehrzahl von Ladungskanälen 111 überstreicht und/oder seitlich an der Antriebsmasse 108 angeordnet ist. In einer optionalen Ausführungsform ist die Antriebsmasse 108 perforiert und/oder als rotierende Struktur (anstelle einer linear beweglichen Struktur) ausgebildet. Der Feldeffekttransistor 100 umfasst vorzugsweise Anschlagselemente, welche die maximale Auslenkung der Antriebsmasse 108 gegenüber dem Substrat 2 zum Schutz gegen Überlastsituationen begrenzt. Der Frequenzgang des Komparators 5 ist vorzugsweise durch eine Anpassung der Güte, welche beispielsweise über einen entsprechenden Gaseinschluss einstellbar ist, und/oder durch die Wahl einer entsprechenden Resonanzfrequenz anpassbar. Ferner ist denkbar, dass der Komparator 5 eine Mehrzahl von Signalen miteinander vergleicht, wofür beispielsweise eine Mehrzahl von Antriebselementen realisiert wird. Die Mehrzahl von Signalen wird dabei besonders bevorzugt durch entsprechende unterschiedliche Dimensionierungen der Mehrzahl von Antriebselementen unterschiedlich gewichtet.In 2 and 3 are a schematic plan view and a schematic diagram 121 a pulse width modulator 4 a sensor arrangement 1 according to the in 1 illustrated illustrative embodiment of the present invention, wherein the pulse width modulator 4 a designed as a micromechanical device comparator 5 includes. Similar to the micromechanical XOR gate 9 includes the comparator 5 a field effect transistor 100 , which one with a drive mass 108 connected movable gate 101 having. The drive mass 108 is about springs 106 and anchoring elements 107 movable on the substrate 2 attached. The comparator 5 also has a first drive element 102 on which the drive mass 108 and hence the movable gate 101 to a first movement 103 drives. The first drive element 102 comprises a first comb electrode structure of substrate-fixed first drive electrodes, which in dependence of the first signal 10 be wired, and from corresponding with the drive mass 108 connected first counter electrodes. The comparator 5 indicates a first drive element 102 essentially identical second drive element 104 on which the drive mass 108 and thus the movable gate 101 to one for the first movement 103 antiparallel second movement 105 drives. Substrate-fixed second drive electrodes of a second comb electrode structure of the second drive element 104 , which with second counter-electrodes of the drive mass 108 interact, depending on the carrier signal 12 wired. The field effect transistor 100 further includes a drain port 109 and a source port 110 , which by means of a charge channel 111 connected to each other. The electrical conductivity of the charge channel 111 is formed depending on the coverage of the cargo channel 111 through the movable gate 101 perpendicular to the substrate 2 out. In an illustrated exemplary starting position, the charge channel becomes 111 not through the moving gate 101 covered. When the driving forces of the first drive element 102 greater than the driving forces of the second drive element 104 become the moving gate 101 in the direction of the cargo channel 111 according to the first movement 103 moves, so that the electrical conductivity of the charge channel 111 , which for generating the digital second sensor signal 10 ' serves, changes. It thus becomes the logical operation of a logical comparator by the comparator 5 realized. As a reference element for the micromechanical comparator 5 is an example of another field effect transistor 112 shown, which to minimize process fluctuations substantially identical to the field effect transistor 100 is formed, wherein a further drive mass 116 the further field effect transistor 112 substrate-fixed, so that the further gate 117 the further field effect transistor 112 a constant electrical conductivity in another charge channel 118 between further drain and source connections 119 . 120 the further field effect transistor 112 generated. The further field effect transistor 112 acts in this case as an example as a current sink. The further pulse width modulator 6 is preferably analogous to the pulse width modulator 4 educated. The first and second drive element 102 . 104 are alternatively formed as plate capacitor structures, as piezoelectric structures, as thermoelastic structures (with a suitable bimorph structure) and / or as magnetic actuators. The first and second drive elements 102 . 104 are preferably dimensioned such that for the selected frequency response of the comparator 5 and the size of the input signals sufficient forces can be generated to the drive mass 108 opposite the substrate 2 deflect and produce a sufficient slope for the sampling rate used at the output. In 3 is a schematic diagram of the pulse width modulator 4 shown, wherein the field effect transistor 100 in series with the further field effect transistor 112 is switched. The field effect transistor 100 acts as a power source, while the other field effect transistor 112 acts as a current sink. A knot 122 between the field effect transistor 100 and the further field effect transistor 112 comes with a simple current-voltage converter 125 connected, which in particular an operational amplifier 126 and an ohmic resistance 127 includes. At the exit 128 of the operational amplifier 126 is depending on the deflection of the movable gate 101 of the field effect transistor 100 either logical "1" or logical "0", so that at the output 128 the second sensor signal 10 is produced. Alternatively, it is conceivable that instead of the further field effect transistor 112 with the fixed further gate 117 another field effect transistor 112 is realized, which analogous to the field effect transistor 100 also has another movable gate. In this case, the field effect transistor is particularly preferred 100 only the first drive element 102 and the further field effect transistor 112 a further first drive element, wherein the first drive element 102 and the other first drive element are differentially interconnected. Alternatively, it is provided that the movable gate 101 perpendicular to the substrate 2 a plurality of charge channels 111 sweeps over and / or laterally on the drive mass 108 is arranged. In an optional embodiment, the drive mass is 108 perforated and / or formed as a rotating structure (instead of a linearly movable structure). The field effect transistor 100 preferably comprises stop elements which the maximum deflection of the drive mass 108 opposite the substrate 2 limited to protection against overload situations. The frequency response of the comparator 5 is preferably adaptable by an adjustment of the quality, which is adjustable for example via a corresponding gas inclusion, and / or by the choice of a corresponding resonance frequency. It is also conceivable that the comparator 5 compares a plurality of signals with each other, for which, for example, a plurality of drive elements is realized. The plurality of signals is particularly preferably weighted differently by corresponding different dimensions of the plurality of drive elements.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005055474 A1 [0002]
DE 10108196 A1 [0002]
DE 10108197 A1 [0002]
DE 10237410 A1 [0002]
DE 10236773 A1 [0002]

Claims

Sensor arrangement ( 1 ), in particular yaw rate sensor, with a substrate ( 2 ) and one on the substrate ( 2 ) arranged sensor element ( 3 ), wherein the sensor element ( 3 ) one opposite the substrate ( 2 ) deflectable seismic mass for sensing an acceleration and wherein the sensor element ( 3 ) a detection element for generating a first sensor signal ( 10 ) in response to a deflection of the seismic mass, characterized in that on the substrate ( 2 ) a pulse width modulator ( 4 ) arranged to generate a second sensor signal ( 10 ' ) by a pulse width modulation of the first sensor signal ( 10 ) is configured.

Sensor arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the pulse width modulator ( 4 ) a micromechanical comparator ( 5 ), which is used to compare the first sensor signal ( 10 ) with a carrier signal ( 12 ) is configured.

Sensor arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 3 ) has an excitation element for exciting a driving vibration of the seismic mass, wherein the sensor element ( 3 ) for generating a third sensor signal ( 11 ) is formed as a function of the drive oscillation and wherein the substrate ( 2 ) another pulse width modulator ( 6 ), which is used to generate a fourth sensor signal ( 11 ' ) by a pulse width modulation of the third sensor signal ( 11 ), wherein the further pulse width modulator ( 6 ) preferably a micromechanical further comparator ( 7 ), which is used to compare the third sensor signal ( 11 ) with the carrier signal ( 12 ) is configured.

Sensor arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the substrate ( 2 ) a preferably micromechanical demodulator ( 8th ), in particular an XOR gate ( 9 ), which is connected to both the pulse width modulator ( 4 ), as well as with the further pulse width modulator ( 6 ) is electrically conductively connected and which for generating an output signal ( 13 ) as a function of one with the fourth sensor signal ( 11 ' ) demodulated second sensor signal ( 10 ' ) is configured.

Sensor arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the comparator ( 5 ), the other comparator ( 7 ) and / or the XOR gate ( 9 ) a field effect transistor ( 100 ) with one opposite the substrate ( 2 ) movable gate ( 101 ), wherein the movable gate ( 101 ) preferably relative to a charge channel ( 111 ) of the field effect transistor ( 100 ) is movable.

Sensor arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the movable gate ( 101 ) by means of a first drive element ( 102 ) to a first movement ( 103 ) and by means of a second drive element ( 104 ) to one for the first movement ( 103 ) antiparallel second movement ( 105 ), wherein preferably the first drive element ( 102 ) with the first sensor signal ( 10 ) and the second drive element ( 104 ) with the carrier signal ( 12 ) is electrically conductively connected or preferably wherein the first drive element ( 102 ) with the third sensor signal ( 11 ) and the second drive element ( 104 ) with the carrier signal ( 12 ) is electrically conductively connected or preferably wherein the first drive element ( 102 ) with the second sensor signal ( 10 ' ) and the second drive element ( 104 ) with the fourth sensor signal ( 11 ' ) are electrically conductively connected.

Sensor arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the substrate ( 2 ) a micromechanical signal generator ( 14 ) arranged to generate the carrier signal ( 12 ), the carrier signal ( 12 ) preferably comprises a triangular and / or a sawtooth signal.

Method for operating a sensor arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein in a first method step the first sensor signal ( 10 ) is generated by the detection element and wherein in a second method step, the second sensor signal ( 10 ' ) from the pulse width modulator ( 4 ) by a pulse width modulation of the first sensor signal ( 10 ) is produced.

A method according to claim 8, characterized in that in a third method step, a third sensor signal ( 11 ) of the sensor element ( 3 ) is generated, wherein in a fourth method step by another pulse width modulator ( 6 ) a fourth sensor signal ( 11 ' ) by a pulse width modulation of the third sensor signal ( 11 ) is generated, wherein in a fifth method step, an output signal ( 13 ) by a demodulation of the second sensor signal ( 10 ' ) with the fourth sensor signal ( 11 ' ) is produced.

Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that in the second method step in dependence on a difference between the first sensor signal ( 10 ) and a carrier signal ( 12 ) and / or in the fourth method step as a function of a difference between the third sensor signal ( 11 ) and the carrier signal ( 12 ) and / or in the fifth method step as a function of a difference between the second sensor signal ( 10 ' ) and the fourth sensor signal ( 11 ' ) a movable gate ( 101 ) of a field effect transistor ( 100 ) to a first or second movement ( 103 . 105 ) is excited, depending on the first or second movement ( 103 . 105 ) the electrical conductivity of a charge channel ( 111 ) of the field effect transistor ( 100 ) is controlled.