JP6414931B2 - 変調波形を使用したmemsパラメータ識別 - Google Patents
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- 微小電気機械システム(MEMS)のパラメータ認識システムであって、
印加される電磁信号に応答して運動可能に構成されている可動機械要素を備え、出力として前記可動機械要素の運動に対応する電磁出力信号を提供するように構成されているセンスコンタクトをさらに備える、MEMSセンサと、
前記MEMSセンサの可動機械要素と電気的に通信しており、少なくとも2つの発振周波数を含む電磁入力信号を前記MEMSセンサの可動機械要素に提供するように構成されている制御回路と、
前記MEMSセンサのセンスコンタクトおよび制御回路と電気的に通信しており、前記可動機械要素の運動に対応する電磁出力信号を復調し、前記制御回路に復調信号を提供するように構成されている復調回路であって、前記制御回路は、前記復調信号を評価して前記MEMSセンサの少なくとも1つの特性を決定するように構成されている復調回路と、
前記復調回路および前記制御回路と電気的に通信している信号評価回路であって、前記制御回路から前記電磁入力信号を、および、前記復調回路から前記復調信号を受信し、少なくとも1つの特性について該電磁入力信号と該復調信号とを比較し、比較した前記特性を示す特性信号を前記制御回路に提供するように構成されている信号評価回路と、を備え、
前記制御回路は、コードを記憶しているメモリをさらに備え、該コードは、前記制御回路によって実行されると、前記電磁入力信号を生成して前記特性信号を評価し、該特性信号を使用して少なくとも1つのMEMS特性を決定する、
システム。 - 前記少なくとも1つの特性は、位相および振幅のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御回路および前記MEMSセンサに電気的に結合されているデジタル−アナログ変換回路をさらに備え、前記制御回路によって生成される前記電磁入力信号はデジタル信号であり、前記デジタル−アナログ変換回路は、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号をアナログ電磁入力信号として前記MEMSセンサに提供するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記信号評価回路に電気的に結合されている第1の信号フィルタをさらに備え、前記制御回路によって提供される前記電磁入力信号は、1つのより低い周波数の信号と1つのより高い周波数の信号とを少なくとも含み、前記第1の信号フィルタは、前記電磁入力信号から前記より高い周波数の信号を除去し、フィルタリング済みの信号であって前記より低い周波数の信号を前記信号評価回路に提供するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記復調回路および前記信号評価回路に電気的に結合されている第2の信号フィルタをさらに備え、前記復調回路によって提供される前記復調信号は、1つのより低い周波数の信号および1つのより高い周波数の信号を少なくとも含み、前記第2の信号フィルタは、前記復調信号からより高い周波数の信号を除去した結果生じるフィルタリング済みの信号であってより低い周波数の復調信号を前記信号評価回路に提供するように構成されている、請求項4に記載のシステム。
- 前記MEMSセンサおよび前記復調回路に電気的に結合されている増幅回路をさらに備え、該増幅回路は、前記センスコンタクトにおいて提供される電磁出力信号を増幅し、増幅された該電磁出力信号を前記復調回路に提供するように構成されている、請求項5に記載のシステム。
- 前記制御回路は、コードを記憶しているメモリをさらに備え、該コードは、前記制御回路によって実行されると、前記電磁入力信号を生成して前記復調信号を評価し、該復調信号を使用して少なくとも1つのMEMS特性を決定する、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも2つの発振周波数は、より低い第1の周波数およびより高い第2の周波数を含み、より低い該第1の周波数は、前記可動機械要素を、より低い該第1の周波数に応答して物理的に振動させる周波数であり、より高い前記第2の周波数は、前記可動機械要素を物理的に振動させない周波数である、請求項1に記載のシステム。
- より低い前記第1の周波数は1キロヘルツ〜10キロヘルツの周波数であり、より高い前記第2の周波数は500キロヘルツよりも高い周波数である、請求項8に記載のシステム。
- 微小電気機械システム(MEMS)適用対象モジュールであって、
印加される電磁信号に応答して変調可能に構成されている可動機械要素を備え、出力として前記可動機械要素の運動に対応する電磁出力信号を提供するように構成されているセンスコンタクトをさらに備える、MEMSセンサと、
前記MEMSセンサの可動機械要素と電気的に通信しており、前記可動機械要素を物理的に振動させるために十分低い周波数である第1の低周波成分、および、前記可動機械要素において振動を引き起こさないために十分高い周波数である第2の高周波成分を含む電磁入力信号を提供するように構成されている制御回路と、
前記MEMSセンサのセンスコンタクトと電気的に通信しており、前記可動機械要素の運動に対応する電磁出力信号を復調して搬送波成分を除去し、復調信号を復調出力として提供するように構成されている復調回路と、
第1の信号フィルタであって、該第1の信号フィルタは、前記電磁入力信号を受信し、該電磁入力信号から前記より高い周波数の信号を除去し、フィルタリング済みの信号であって前記より低い周波数の信号を出力として提供するように構成されている、第1の信号フィルタと、
前記復調回路に電気的に結合されている第2の信号フィルタであって、該復調回路によって提供される復調信号は、1つのより低い周波数の信号および1つのより高い周波数の信号を少なくとも含み、該第2の信号フィルタは、前記復調信号から前記より高い周波数の信号を除去した結果生じるフィルタリング済みの信号であってより低い周波数の復調信号を出力として提供するように構成されている、第2の信号フィルタと、
前記第1の信号フィルタと第2の信号フィルタと前記制御回路とに電気的に結合されている信号評価回路であって、該信号評価回路は、前記第1の信号フィルタからフィルタリング済みの信号であって前記より低い周波数の信号を、および、前記第2の信号フィルタからフィルタリング済みの信号であって前記低い周波数の復調信号を受信し、少なくとも1つの特性についてそれらの信号を比較し、少なくとも1つの比較された前記特性を示す特性信号を前記制御回路に提供するように構成されている、信号評価回路とを備え、
前記制御回路は、コードを記憶しているメモリをさらに備え、該コードは、前記制御回路によって実行されると、前記電磁入力信号を生成して前記特性信号を評価し、該特性信号を使用して少なくとも1つのMEMS特性を決定する、 MEMS適用対象モジュール。 - センスコンタクトに電気的に結合されており、電磁出力信号を電圧に変換し、該電圧を出力電圧として提供するように構成されているキャパシタンス−電圧変換回路と、
前記キャパシタンス−電圧変換回路に電気的に結合されているとともに前記制御回路と電気的に通信しているアナログ−デジタル変換回路であって、前記出力電圧をデジタル出力に変換し、該デジタル出力を前記制御回路に提供するように構成されている、アナログ−デジタル変換回路とをさらに備え、前記制御回路は、前記デジタル出力をモニタリングし、該デジタル出力に基づいて、前記MEMS適用対象モジュールの運動の変化、または、前記MEMS適用対象モジュールに加えられる力の変化のうちの少なくとも1つを決定するようにさらに構成されている、請求項10に記載のMEMS適用対象モジュール。 - 前記電磁入力信号のより低い第1の周波数は、前記可動機械要素を、より低い該第1の周波数に応答して物理的に振動させる周波数であり、前記電磁入力信号のより高い第2の周波数は、前記可動機械要素を物理的に振動させない周波数である、請求項10に記載のMEMS適用対象モジュール。
- システムにおけるMEMSセンサのパラメータを決定する方法であって、
MEMSセンサの可動機械要素の物理的振動を引き起こさないように選択されている1つの高周波成分、および、MEMSセンサの可動機械要素の物理的振動を引き起こすように選択されている1つの低周波成分を少なくとも含む入力信号を生成する工程と、
高周波成分および低周波成分を含む変調出力信号が前記MEMSセンサから提供されるように、前記入力信号を、少なくとも1つの可動機械要素を備えるMEMSセンサに提供する工程と、
前記MEMSセンサによって提供された前記変調出力信号を復調する工程と、
復調された前記変調出力信号をフィルタリングして、前記高周波成分を除去する工程と、
フィルタリング済みの復調された前記変調出力信号を評価して、前記MEMSセンサの少なくとも1つの特性を決定する工程と、
前記MEMSセンサの少なくとも1つの特性を利用して、前記MEMSセンサのための補償パラメータまたは較正パラメータのうちの少なくとも1つを更新する工程を備える、方法。 - 復調された前記変調出力信号を評価することは、フィルタリング済みの復調された前記変調出力信号と前記入力信号とを比較して、これらの信号間の少なくとも1つの差を決定することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 少なくとも1つの決定された前記差は、振幅差および位相差のうちの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の方法。
- 適用対象モジュールに搭載されているMEMSセンサからの出力を使用して専用の試験を行うこと以外の機能を実行するようにも構成されている適用対象モジュールによって前記工程が実行され、該適用対象モジュールは、前記MEMSセンサからの出力を使用して該適用対象モジュールによって実行される機能を決定するように構成されている、請求項13に記載の方法。
- MEMSセンサを試験する目的で様々なMEMSセンサに一時的に電気的に結合されるように構成されている機器において前記工程が実行される、請求項13に記載の方法。
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