WO2021244800A1 - Kompensation eines temperaturabhängigen quadraturinduzierten null-ratenoffsets für ein mikro-elektromechanisches gyroskop - Google Patents

Kompensation eines temperaturabhängigen quadraturinduzierten null-ratenoffsets für ein mikro-elektromechanisches gyroskop Download PDF

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WO2021244800A1
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quadrature
signal
zro
analog
digital
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PCT/EP2021/059931
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Francesco Diazzi
Ruslan KHALILYULIN
Andrea Visconti
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5705—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis
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    • G—PHYSICS
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    • G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719

Definitions

  • the invention is based on a sensor system according to the preamble of claim 1.
  • MEMS Microelectromechanical systems
  • gyroscopes are well known and are used, for example, as gyroscopes to measure rotation rates for various applications.
  • MEMS gyroscopes are used in smartphones, tablets, portable electronic devices, vehicle systems and many other applications.
  • a problem with the operation of MEMS gyroscopes arises from quadrature signals, which can be caused by undesired couplings and which are 90 ° out of phase (quadrature phase) with respect to the measurement signals. Quadrature signals can significantly influence and falsify the measurements.
  • a known method that can be used in an open-loop gyroscope is the compensation of the quadrature signal at the “Sense” input using a signal that is derived from the drive movement, as disclosed, for example, in US Pat. No. 7290435 B2.
  • methods for reducing a zero rate offset (ZRO) or a drift of a zero rate offset are known, for example from US 9410806 B2.
  • US 2019/0265036 Al describes a system with an analog
  • Processing arrangement comprising a compensation circuit coupled to a detection circuit and configured to zero an analog quadrature signal using an analog drive signal and a compensation value.
  • the system also includes a digital processing arrangement that is compatible with the analog
  • Processing arrangement is coupled and comprising a digital processing circuit, wherein the digital processing circuit is configured to generate a quadrature-induced rate offset of the digital rate signal over temperature using a digital quadrature signal, the compensation value and from
  • Adaptively compensated for temperature data The compensation value of the analog processing arrangement is reused by the digital processing circuit.
  • a disadvantage of such a system is that non-idealities of the compensation circuit or quadrature trimming circuit are not taken into account.
  • a non-ideal behavior of the compensation circuit, which does not exist in practice, can, however, lead to the fact that the actual compensation signal which is fed in at the input of the detection circuit does not correspond to the compensation value used or is not exactly proportional to it.
  • the sensor system according to the invention according to claim 1 has the advantage over the prior art that an advantageous
  • Quadrature compensation value that is used to compensate for the quadrature influence on the analog quadrature signal is not used directly for the ZRO compensation.
  • Behavior of the compensation circuit can be taken into account. In particular, it is possible to compensate for the zero rate offset (or to compensate for the ZRO drift) that is independent of the non-ideal behavior of the compensation circuit when compensating for the analog quadrature signal.
  • Rate of rotation signal would be used. In such a case, a non-ideal behavior of the quadrature trimming circuit or compensation circuit could not be taken into account. According to the invention, a particularly efficient and precise
  • the quadrature compensation value is different from the ZRO compensation value. This allows a precise and flexible Compensation can be achieved, and a non-ideal behavior of the compensation circuit can also be taken into account in a particularly advantageous manner.
  • the ZRO compensation value is a separate value from the quadrature compensation value.
  • the quadrature compensation value and the ZRO compensation value are determined and / or calculated differently. According to one embodiment, it is particularly possible for the quadrature compensation value and the ZRO compensation value to be determined and / or calculated using methods that are independent of one another.
  • the sensor system is configured to carry out quadrature trimming, the quadrature compensation value being determined during the quadrature trimming. It is possible that the quadrature compensation value determined during the quadrature trimming is then used in the measuring operating mode in order to compensate for a quadrature influence on the analog quadrature signal. It is possible that the quadrature trimming to determine the quadrature compensation value before a determination of the ZRO
  • the sensor system further comprises: a. a control device for switching between the
  • Measurement operating mode and a ZRO trimming mode in which the compensation circuit is optionally deactivated and reactivated and in which there is no compensation of the temperature-dependent quadrature-induced offset of the digital yaw rate signal, and b.
  • Circuit means for determining the ZRO compensation value the ZRO compensation value being determined on the basis of a comparison between an uncompensated digital quadrature signal recorded in the ZRO trimming mode and a compensated digital quadrature signal recorded in the ZRO trimming mode . A particularly advantageous determination of the ZRO compensation value is thus possible, with which an improved compensation can be achieved in measuring mode.
  • control device further controls a first stage of the detection circuit, in particular a C / V converter, in order to vary and / or a gain factor for the detection of the uncompensated or the compensated digital quadrature signal adapt.
  • the circuit means are configured such that the ZRO compensation value is determined as a scaled difference between the uncompensated digital quadrature signal and the compensated digital quadrature signal. It is conceivable that a scaling factor is used when determining the scaled difference. It is conceivable, for example, that the scaling factor has the value one or a value different from one.
  • the sensor system comprises a temperature sensor for detecting the current operating temperature and that the digital processing circuit is configured in such a way that the ZRO-
  • Compensation value is adjusted taking into account the current operating temperature of the sensor system using one or more temperature coefficients. A particularly precise compensation can thus take place over different temperatures.
  • the compensation circuit is coupled to the detection circuit, the compensation circuit being configured such that the compensation circuit compensates for the analog quadrature signal using an analog drive signal and the quadrature compensation value. This allows the analog quadrature signal to be electrically compensated in the front part of the "sense" input or the detection circuit
  • Compensation circuit is configured such that the compensation of the Quadrature influence on the analog quadrature signal takes place by applying a mechanical force to the vibrating element, the strength of the force being selected according to the quadrature compensation value. In this way, according to one embodiment of the present invention, it is conceivable that the compensation of the quadrature influence on the analog
  • Quadrature signal can be made directly by a mechanical force on the gyroscope.
  • Another object of the present invention is a method for operating a sensor system according to an embodiment of the present invention in a measuring operating mode, characterized in that a quadrature influence on the analog quadrature signal and a temperature-dependent quadrature-induced zero rate offset ZRO of the digital rotation rate signal be compensated, whereby the quadrature influence on the analog quadrature signal below
  • the current operating temperature of the sensor system is recorded and that the ZRO compensation value is adapted, taking into account the current operating temperature of the sensor system, with the aid of one or more temperature coefficients.
  • Another object of the present invention is a method for
  • a sensor system in a ZRO trimming mode for determining at least one ZRO compensation value for compensating for a temperature-dependent quadrature-induced zero rate offsets ZRO of the digital rotation rate signal, characterized in that the compensation circuit is deactivated with the aid of the control device in order to detect and digitize an uncompensated analog quadrature signal, that the compensation circuit is activated with the aid of the control device to the To compensate for the quadrature influence on an analog quadrature signal, that this compensated quadrature signal is digitized, that the uncompensated digital quadrature signal and the compensated digital quadrature signal are then compared with one another with the aid of the circuit means and that the ZRO compensation value is based on this Comparison is determined.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a sensor system according to a
  • Figure 2 is a schematic representation of a sensor system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a sensor system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a sensor system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a sensor system according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor system includes an analog processing arrangement having a
  • Drive circuit 10 configured to generate an analog drive signal for driving one (or more) vibrating element 2 of a micro-electromechanical gyroscope 1.
  • a drive axle 4 receives an electrical drive signal, whereby the vibrating element 2 closes at a determinable frequency
  • the drive circuit 10 further comprises a C / V converter 17, a phase-locked loop 16 (phase-locked loop, PLL) and an amplitude regulator 15 for regulating an oscillation amplitude of the oscillating element 2.
  • the gyroscope 1 can, however, also be designed as a multi-axis gyroscope.
  • three detection axes 3, 3 ′′, 3 ′′ can be provided, a signal being generated in each case that corresponds to the movement of the vibrating element 2 and the corresponding rotation of the gyroscope 1 with respect to the respective axis.
  • signals for three channels can be generated with the aid of the gyroscope 1.
  • the description is essentially restricted to one of the channels. For the other channels or detection axes 3 ‘,
  • the sensor system comprises a detection circuit 20, which is coupled to the drive circuit 10 and the vibrating element 2, the detection circuit 20 being configured such that it generates an analog rotation rate signal and an analog quadrature signal from a signal detected by the gyroscope 1.
  • the Signal detection by the gyroscope 1 is carried out capacitively with the aid of appropriate electrode devices.
  • the sensor system comprises one or more analog-to-digital converters 21, 21 ‘which are coupled to the detection circuit 20.
  • the one or more analog-to-digital converters 21, 2 are configured in such a way that they convert the analog yaw rate signal and the analog quadrature signal into a digital yaw rate signal 22 and a digital quadrature signal 23.
  • the digital rotation rate signal 22 and the digital quadrature signal 23 are filtered with the aid of appropriate filters 50, 50 ‘.
  • the sensor system further comprises a compensation circuit 30 which is configured in a measuring operating mode of the sensor system in such a way that it compensates for a quadrature influence on the analog quadrature signal using at least one quadrature compensation value 31.
  • a quadrature compensation value 31 is used for each axis 3, 3 ′′, 3 ′′ or for each channel of the gyroscope 1.
  • the compensation circuit 30 is coupled to the detection circuit 20.
  • the compensation circuit 30 is configured such that the compensation circuit 30 compensates for the analog quadrature signal using an analog drive signal, in particular provided with the aid of the C / V converter 17 of the drive circuit 10, and the quadrature compensation value 31. Compensation of the analog quadrature
  • the sensor system also includes a digital one
  • the digital processing arrangement comprises a digital processing circuit 40.
  • the digital processing circuit 40 is configured in such a way that it provides a temperature-dependent quadrature-induced zero rate offset ZRO
  • the ZRO compensation value 41 is a value separate from the quadrature compensation value 31.
  • the ZRO compensation value 41 and the quadrature compensation value 31 are not the same value.
  • the temperature information is provided by a temperature sensor 60, which is designed to measure the current operating temperature of the sensor system, and with the aid of an analog-to-digital converter 61.
  • filters 50 ′′ can be provided for filtering the data / information provided.
  • the temperature information is combined with temperature coefficients CI, C0 and used to compensate for the temperature-dependent quadrature-induced zero rate offset ZRO (zero rate offset) of the digital rotation rate signal 22.
  • the sensor system is configured to determine the quadrature compensation value 31 and the ZRO compensation value 41. Such a determination can be carried out at the factory and / or in use or in the application of the sensor system.
  • the sensor system can be configured for quadrature trimming, the quadrature compensation value 31 being determined during the quadrature trimming. Furthermore, in particular after the quadrature trimming, the sensor system can be configured to carry out a zero-rate output trimming, the ZRO compensation value 41 being determined in a trim separate from the quadrature trimming with the aid of the zero-rate output trimming. For example, it is conceivable that during the zero rate output trimming, the analog quadrature signal using the quadrature
  • Compensation value 31 is compensated and a zero rate output signal of the digital rotation rate signal is determined, the ZRO compensation value 41 being determined as a function of the zero rate output signal.
  • the ZRO compensation value 41 can be stored in a memory 42.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a sensor system according to an embodiment of the present invention. Additionally A control device 45 (PMU) is shown for the embodiment shown in FIG.
  • PMU control device 45
  • the measuring operating mode of the sensor system according to FIG. 2 corresponds in principle to the measuring operating mode shown in FIG.
  • Embodiment According to the embodiment of FIG. 2, it is possible for the sensor system - in addition to being operated in the measuring operating mode - to be configured for operating in a ZRO trimming mode.
  • the control device 45 can be used to switch between the measuring operating mode and the ZRO trimming mode. In ZRO trim mode, the
  • Compensation circuit 30 can be optionally deactivated and reactivated with the aid of control device 45.
  • an uncompensated digital quadrature signal in particular with a deactivated compensation circuit 30
  • a compensated digital quadrature signal in particular with an activated compensation circuit 30
  • the sensor system can be configured to carry out a quadrature trimming, the quadrature compensation value 31 being determined during the quadrature trimming.
  • the quadrature compensation value 31 can then be used by the compensation circuit 30 in order to determine or read out the compensated digital quadrature signal.
  • the compensation circuit 30 is activated with the aid of the control device 45 in order to compensate for the quadrature influence on the analog quadrature signal.
  • This compensated quadrature signal is digitized and can be read out as a compensated digital quadrature signal.
  • the control device 45 also controls the first stage of the acquisition circuit 20 or readout circuit, in particular the C / V converter 27, in order to vary the gain factor for the acquisition of the uncompensated or the compensated digital quadrature signal.
  • the ZRO compensation value 41 can be determined as a function of the determined uncompensated digital quadrature signal and the determined compensated digital quadrature signal. To determine and store the ZRO compensation value 41 are
  • Switching means 42, 43, 44 are provided.
  • the circuit means 42, 43, 44 can be configured in such a way that the ZRO compensation value 41 is determined as a scaled difference between the uncompensated digital quadrature signal and the compensated digital quadrature signal.
  • a scaling factor Cqc for scaling the difference can have a value other than one. However, it is also conceivable that the scaling factor Cqc has the value one.
  • the circuit means 42, 43, 44 in the embodiment shown include a memory 43 for the uncompensated and the compensated digital quadrature signal (and / or for a difference between the uncompensated and the compensated digital quadrature signal), a computer or calculator 44 for Find the difference, and one
  • the determination of the quadrature compensation value 31 and / or the ZRO compensation value 41 can be carried out at the factory, in particular during the manufacture of the sensor system, and / or in use or in the
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a sensor system according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiment according to FIG. 3 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG.
  • the ZRO compensation value 41 is, however, taking into account the operating temperature of the sensor system adjusted using the temperature coefficients COqc, Clqc.
  • the adaptation by the coefficients can take place, for example, in the first order, but also in a higher order. It is thus conceivable to enable a particularly precise determination and adaptation of the ZRO compensation value 41 over different temperatures.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a sensor system according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiment according to FIG. 4 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG.
  • the quadrature influence on the analog quadrature signal is compensated by applying a mechanical force to the vibrating element 2, the strength of the force being selected according to the quadrature compensation value 31.
  • the compensation circuit 30 is coupled to the vibrating element 2 of the gyroscope 1 in such a way that the mechanical force can be applied to the vibrating element 2.
  • both the quadrature compensation value 31 and the ZRO compensation value are used for the sensor system in the measurement operating mode

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Abstract

Es wird ein Sensorsystem vorgeschlagen, umfassend: - eine analoge Verarbeitungsanordnung umfassend: --- eine Antriebsschaltung, die zur Erzeugung eines analogen Antriebssignals zum Antreiben eines schwingenden Elements eines mikro-elektromechanischen Gyroskops konfiguriert ist; --- eine Erfassungsschaltung, die mit der Antriebsschaltung und dem schwingenden Element gekoppelt ist, wobei die Erfassungsschaltung derart konfiguriert ist, dass sie aus einem vom Gyroskop erfassten Signal ein analoges Drehraten-Signal und ein analoges Quadratur- Signal erzeugt; --- einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler, die mit der Erfassungsschaltung gekoppelt und derart konfiguriert sind, dass sie das analoge Drehraten-Signal und das analoge Quadratur-Signal in ein 15 digitales Drehraten-Signal und ein digitales Quadratur-Signal umwandeln; --- eine Kompensationsschaltung, die in einem Mess-Betriebsmodus des Sensorsystems derart konfiguriert ist, dass sie einen Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung zumindest eines Quadratur-Kompensationswertes kompensiert; und - eine digitale Verarbeitungsanordnung, die mit der analogen Verarbeitungsanordnung gekoppelt ist, wobei die digitale Verarbeitungsanordnung eine digitale Verarbeitungsschaltung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Verarbeitungsschaltung in dem Mess-Betriebsmodus des Sensorsystems derart konfiguriert ist, dass sie einen temperaturabhängigen quadraturinduzierten Null-Ratenoffset ZRO (zero rate offset) des digitalen Drehraten-Signals unter Verwendung mindestens eines ZRO-Kompensationswertes und Temperaturinformationen kompensiert.

Description

Beschreibung
Titel
KOMPENSATION EINES TEMPERATURABHÄNGIGEN QUADRATURINDUZIERTEN
NULL-RATENOFFSETS
FÜR EIN MIKRO-ELEKTROMECHANISCHES GYROSKOP Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Sensorsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind allgemein bekannt und werden beispielsweise als Gyroskope zur Messung von Drehraten für verschiedene Applikationen verwendet. So kommen MEMS-Gyroskope in Smartphones, Tablets, tragbaren elektronischen Geräten, Fahrzeugsystemen und vielen weiteren Applikationen zum Einsatz.
Ein Problem beim Betrieb von MEMS-Gyroskopen entsteht durch Quadratur-Signale, die durch unerwünschte Kopplungen verursacht werden können und um 90° phasenverschoben (Quadraturphase) zu den Messsignalen sind. Quadratur-Signale können dabei die Messungen erheblich beeinflussen und verfälschen.
Die Kompensation von Quadratureinflüssen auf die Messungen stellt daher in der Praxis eine entscheidende Herausforderung für präzise und effiziente Drehratenmessungen dar.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze zur Quadraturkompensation bekannt. Ein bekanntes Verfahren, das in einem Open-Loop-Gyroskop verwendet werden kann, ist die Kompensation des Quadratur-Signals am „Sense“- Eingang unter Verwendung eines Signals, das von der Antriebsbewegung abgeleitet wird, wie beispielsweise in der US 7290435 B2 offenbart. Ferner sind Verfahren zur Reduktion eines Nullraten-Offsets (Zero-Rate- Offset, ZRO) bzw. eines Drifts eines Nullraten-Offsets, beispielsweise aus der US 9410806 B2, bekannt. Die US 2019/0265036 Al beschreibt ein System mit einer analogen
Verarbeitungsanordnung, die eine Kompensationsschaltung aufweist, welche mit einer Erfassungsschaltung gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie ein analoges Quadratur-Signal unter Verwendung eines analogen Antriebssignals und eines Kompensationswerts nullt. Das System umfasst ferner eine digitale Verarbeitungsanordnung, die mit der analogen
Verarbeitungsanordnung gekoppelt ist und die eine digitale Verarbeitungsschaltung umfasst, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie einen quadraturinduzierten Ratenversatz des digitalen Raten-Signals über die Temperatur unter Verwendung eines digitalen Quadratur-Signals, des Kompensationswerts und von
Temperaturdaten adaptiv kompensiert. Der Kompensationswert der analogen Verarbeitungsanordnung wird dabei von der digitalen Verarbeitungsschaltung wiederverwendet. Nachteilig bei einem solchen System ist, dass Nicht-Idealitäten der Kompensationsschaltung bzw. Quadraturtrimmschaltung nicht berücksichtigt werden. Ein in der Praxis vorhandenes nicht Ideales Verhalten der Kompensationsschaltung kann jedoch dazu führen, dass das tatsächliche Kompensationssignal, das am Eingang der Erfassungsschaltung eingespeist wird, nicht dem verwendeten Kompensationswert entspricht bzw. nicht exakt proportional zu diesem ist.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensorsystem und Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems breitzustellen, mit denen verbesserte und präzisere Messungen ermöglicht werden, sodass insbesondere eine verbesserte Kompensation von Quadraturinduzierten Fehlern bzw. Störungen ermöglicht wird.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem gemäß dem Anspruch 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine vorteilhafte
Kompensation von Quadratureinflüssen auf eine Drehratenmessung ermöglicht wird, sodass die Genauigkeit einer Messung kosteneffizient erhöht werden kann. Es ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise möglich, dass für die ZRO-Kompensation nicht direkt der Quadratur- Kompensationswert verwendet wird, der zur Kompensation des Quadratureinflusses auf das analoge Quadratur-Signal verwendet wird. Durch die Verwendung eines Quadratur- Kompensationswertes zur
Kompensation eines Quadratureinflusses auf das analoge Quadratur- Signal und die zusätzliche Verwendung eines ZRO- Kompensationswertes zur Kompensation eines temperaturabhängigen quadraturinduzierten Null- Ratenoffsets des digitalen Drehraten-Signals, kann erfindungsgemäß eine präzise Kompensation ermöglicht werden, bei der auch ein nicht ideales
Verhalten der Kompensationsschaltung berücksichtigt werden kann. Insbesondere ist es möglich, eine Kompensation des Nullraten-Offsets (bzw. eine Kompensation des ZRO-Drifts) vorzunehmen, die unabhängig von dem nicht idealen Verhalten der Kompensationsschaltung bei der Kompensation des analogen Quadratur-Signals ist.
Derartige Vorteile ergeben sich erfindungsgemäß insbesondere gegenüber einem System, bei dem der gleiche Kompensationswert für die Kompensation des analogen Quadratur-Signals und für die Kompensation des quadraturinduzierten Null- Ratenoffsets des digitalen
Drehraten-Signals verwendet werden würde. In einem solchen Fall könnte ein nicht ideales Verhalten der Quadraturtrimmschaltung bzw. Kompensationsschaltung nicht berücksichtigt werden. Erfindungsgemäß kann somit eine besonders effiziente und genaue
Drehratenmessung ermöglicht werden.
Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass für jeden Kanal eines insbesondere mehrachsigen Drehratensensors jeweils ein (eigener) Quadratur- Kompensationswert und besonders bevorzugt jeweils ein (eigener) ZRO-
Kompensationswert verwendet wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Quadratur- Kompensationswert unterschiedlich von dem ZRO- Kompensationswert ist. Hierdurch kann eine präzise und flexible Kompensation erzielt werden, wobei auch ein nicht ideales Verhalten der Kompensationsschaltung besonders vorteilhaft berücksichtigt werden kann.
Es ist entsprechend denkbar, dass der ZRO- Kompensationswert ein von dem Quadratur- Kompensationswert separater Wert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass der Quadratur- Kompensationswert und der ZRO- Kompensationswert unterschiedlich ermittelt und/oder berechnet werden. Es ist gemäß einer Ausführungsform insbesondere möglich, dass der Quadratur- Kompensationswert und der ZRO- Kompensationswert mit voneinander unabhängigen Methoden ermittelt und/oder berechnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass Sensorsystem zur Ausführung einer Quadraturtrimmung konfiguriert ist, wobei bei der Quadraturtrimmung der Quadratur- Kompensationswert ermittelt wird. Es ist möglich, dass der bei der Quadraturtrimmung ermittelte Quadratur- Kompensationswert dann im Mess- Betriebsmodus verwendet wird, um einen Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal zu kompensieren. Es ist möglich, dass die Quadraturtrimmung zur Ermittlung des Quadratur- Kompensationswertes vor einer Bestimmung des ZRO-
Kompensationswertes erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Sensorsystem des Weiteren umfasst: a. eine Steuereinrichtung zum Umschalten zwischen dem
Mess-Betriebsmodus und einem ZRO-Trimm-Modus, in dem die Kompensationsschaltung wahlweise deaktiviert und wieder aktiviert wird und in dem keine Kompensation des temperaturabhängigen quadraturinduzierten Offsets des digitalen Drehraten-Signals erfolgt, und b. Schaltungsmittel zum Bestimmen des ZRO- Kompensationswertes, wobei der ZRO- Kompensationswert auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem im ZRO-Trimm-Modus erfassten, unkompensierten digitalen Quadratur-Signal und einem im ZRO-Trimm-Modus erfassten, kompensierten digitalen Quadratur-Signal ermittelt wird. Somit ist eine besonders vorteilhafte Ermittlung des ZRO- Kompensationswertes möglich, mit der eine verbesserte Kompensation Im Mess-Betrieb erreichbar ist. Es ist gemäß einer Ausführungsform denkbar, dass die Steuereinrichtung ferner eine erste Stufe der Erfassungsschaltung, insbesondere einen C/V- Converter, ansteuert, um einen Verstärkungs- Faktor für die Erfassung des unkompensierten bzw. des kompensierten digitalen Quadratur-Signals zu variieren und/oder anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaltungsmittel derart konfiguriert sind, dass der ZRO- Kompensationswert als skalierte Differenz zwischen dem unkompensierten digitalen Quadratur-Signal und dem kompensierten digitalen Quadratur-Signal ermittelt wird. Es ist denkbar, dass bei der Ermittlung der skalierten Differenz ein Skalierungsfaktor verwendet wird. Es ist beispielsweise denkbar, dass der Skalierungsfaktor den Wert eins hat oder einen von eins verschiedenen Wert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Sensorsystem einen Temperatursensor zum Erfassen der aktuellen Betriebstemperatur umfasst und dass die digitale Verarbeitungsschaltung derart konfiguriert ist, dass der ZRO-
Kompensationswert unter Berücksichtigung der aktuellen Betriebstemperatur des Sensorsystems mithilfe eines oder mehrerer Temperaturkoeffizienten angepasst wird. Somit kann eine besonders genaue Kompensation über verschiedene Temperaturen erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kompensationsschaltung mit der Erfassungsschaltung gekoppelt ist, wobei die Kompensationsschaltung derart konfiguriert ist, dass die Kompensationsschaltung das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung eines analogen Antriebs-Signals und des Quadratur- Kompensationswertes kompensiert. Hierdurch kann eine Kompensation des analoge Quadratur-Signals elektrisch im vorderen Teil des „Sense"- Eingangs bzw. der Erfassungsschaltung realisiert werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kompensationsschaltung mit dem schwingenden Element des Gyroskops gekoppelt ist und dass die
Kompensationsschaltung derart konfiguriert ist, dass die Kompensation des Quadratureinflusses auf das analoge Quadratur-Signal durch Anlegen einer mechanischen Kraft an das schwingende Element erfolgt, wobei die Stärke der Kraft entsprechend dem Quadratur- Kompensationswert gewählt wird. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass die Kompensation des Quadratureinflusses auf das analoge
Quadratur-Signal unmittelbar durch eine mechanische Kraft am Gyroskop erfolgen kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Mess- Betriebsmodus, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal und ein temperaturabhängiger quadraturinduzierter Null- Ratenoffset ZRO des digitalen Drehraten-Signals kompensiert werden, wobei der Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal unter
Verwendung zumindest eines Quadratur- Kompensationswertes kompensiert wird und wobei der temperaturabhängige quadraturinduzierte Nu II- Ratenoffset ZRO des digitalen Drehraten-Signals unter Verwendung eines ZRO- Kompensationswertes und unter Verwendung von
Temperaturinformationen kompensiert wird.
Für das Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Mess- Betriebsmodus können dabei die Ausgestaltungen, Vorteile und Effekte
Anwendung finden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensorsystem beschrieben worden sind.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die aktuelle Betriebstemperatur des Sensorsystems erfasst wird und dass der ZRO- Kompensationswert unter Berücksichtigung der aktuellen Betriebstemperatur des Sensorsystems mithilfe eines oder mehrerer Temperaturkoeffizienten angepasst wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Betreiben eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem ZRO-Trimm-Modus zum Bestimmen mindestens eines ZRO- Kompensationswertes zur Kompensation eines temperaturabhängigen quadraturinduzierten Null- Ratenoffsets ZRO des digitalen Drehraten-Signals, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung mit Hilfe der Steuereinrichtung deaktiviert wird, um ein unkompensiertes analoges Quadratur-Signal zu erfassen und zu digitalisieren, dass die Kompensationsschaltung mit Hilfe der Steuereinrichtung aktiviert wird, um den Quadratureinfluss auf ein analoges Quadratur-Signal zu kompensieren, dass dieses kompensierte Quadratur-Signal digitalisiert wird, dass dann mit Hilfe der Schaltungsmittel das unkompensierte digitale Quadratur-Signal und das kompensierte digitale Quadratur-Signal miteinander verglichen werden und dass der ZRO- Kompensationswert auf Basis dieses Vergleichs bestimmt wird.
Für das das Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem ZRO-Trimm-Modus können dabei die Ausgestaltungen, Vorteile und Effekte Anwendung finden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensorsystem, insbesondere im Zusammenhang mit dem ZRO-Trimm-Modus, beschrieben worden sind.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Sensorsystem umfasst eine analoge Verarbeitungsanordnung mit einer
Antriebsschaltung 10, die zur Erzeugung eines analogen Antriebssignals zum Antreiben eines (oder mehrerer) schwingenden Elements 2 eines mikro-elektromechanischen Gyroskops 1 konfiguriert ist. Eine Antriebs- Achse 4 empfängt hierbei ein elektrisches Antriebssignal, wodurch das schwingende Element 2 mit einer bestimmbaren Frequenz zu
Schwingungen angetrieben wird. Die Antriebsschaltung 10 umfasst ferner einen C/V-Converter 17, eine Phasenregelschleife 16 (Phase-Locked-Loop, PLL) und einen Amplitudenregulator 15 zur Regelung einer Schwingungsamplitude des schwingenden Elements 2.
Mithilfe des Gyroskops 1 kann ein Signal für eine Detektions-Achse 3 erfasst werden. Das Gyroskop 1 kann gemäß Ausführungsformen der Erfindung jedoch auch als mehrachsiges Gyroskop ausgebildet sein. Entsprechend können beispielsweise drei Detektions-Achsen 3‘, 3“, 3‘“ vorgesehen sein, wobei jeweils ein Signal erzeugt wird, das der Bewegung des schwingenden Elements 2 und der entsprechenden Drehung des Gyroskops 1 bezüglich der jeweiligen Achse entspricht. Somit können mithilfe des Gyroskops 1 beispielsweise Signale für drei Kanäle erzeugt werden. Im Folgenden wird die Beschreibung im Wesentlichen auf einen der Kanäle beschränkt. Für die weiteren Kanäle bzw. Detektions-Achsen 3‘,
3“, 3‘“ können jedoch jeweils entsprechende Mittel und Methoden implementiert werden.
Das Sensorsystem umfasst eine Erfassungsschaltung 20, die mit der Antriebsschaltung 10 und dem schwingenden Element 2 gekoppelt ist, wobei die Erfassungsschaltung 20 derart konfiguriert ist, dass sie aus einem vom Gyroskop 1 erfassten Signal ein analoges Drehraten-Signal und ein analoges Quadratur-Signal erzeugt. Beispielsweise kann die Signalerfassung durch das Gyroskop 1 kapazitiv mithilfe von entsprechenden Elektrodenvorrichtungen erfolgen.
Das Sensorsystem umfasst einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler 21, 21‘, die mit der Erfassungsschaltung 20 gekoppelt sind. Der eine oder die mehreren Analog-Digital-Wandler 21, 2 sind derart konfiguriert, dass sie das analoge Drehraten-Signal und das analoge Quadratur-Signal in ein digitales Drehraten-Signal 22 und ein digitales Quadratur-Signal 23 umwandeln. Das digitale Drehraten-Signal 22 und das digitale Quadratur- Signal 23 werden mithilfe von entsprechenden Filtern 50, 50‘ gefiltert.
Das Sensorsystem umfasst ferner eine Kompensationsschaltung 30, die in einem Mess-Betriebsmodus des Sensorsystems derart konfiguriert ist, dass sie einen Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung zumindest eines Quadratur- Kompensationswertes 31 kompensiert. Es ist insbesondere denkbar, dass jeweils ein Quadratur- Kompensationswert 31 für jede Achse 3‘, 3“, 3‘“ bzw. jeden Kanal des Gyroskops 1 verwendet wird. Gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist die Kompensationsschaltung 30 mit der Erfassungsschaltung 20 gekoppelt. Die Kompensationsschaltung 30 ist derart konfiguriert, dass die Kompensationsschaltung 30 das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung eines analogen Antriebs-Signals, insbesondere bereitgestellt mithilfe des C/V-Converters 17 der Antriebsschaltung 10, und des Quadratur- Kompensationswertes 31 kompensiert. Somit wird eine Kompensation des analogen Quadratur-
Signals elektrisch im vorderen Teil bzw. am Eingang der Erfassungsschaltung 20, insbesondere vor dem C/V-Converter 27, durchgeführt. Das Sensorsystem umfasst des Weiteren eine digitale
Verarbeitungsanordnung, die mit der analogen Verarbeitungsanordnung gekoppelt ist. Die digitale Verarbeitungsanordnung umfasst eine digitale Verarbeitungsschaltung 40. Die digitale Verarbeitungsschaltung 40 ist in dem Mess-Betriebsmodus des Sensorsystems derart konfiguriert, dass sie einen temperaturabhängigen quadraturinduzierten Null- Ratenoffset ZRO
(zero rate offset) des digitalen Drehraten-Signals 22 unter Verwendung mindestens eines ZRO- Kompensationswertes 41 und unter Verwendung von Temperaturinformationen kompensiert. Der ZRO- Kompensationswert 41 ist dabei ein von dem Quadratur- Kompensationswert 31 separater Wert.
Es ist daher insbesondere möglich, dass es sich bei dem ZRO- Kompensationswert 41 und dem Quadratur- Kompensationswert 31 nicht um den gleichen Wert handelt.
Die Temperaturinformationen werden von einem Temperatursensor 60, der zur Messung der aktuellen Betriebstemperatur des Sensorsystems ausgebildet ist, und mithilfe eines Analog-Digital-Wandlers 61 bereitgestellt.
Es kann ferner Filter 50“ zur Filterung der bereitgestellten Daten/Informationen vorgesehen sein. Die Temperaturinformationen werden mit Temperaturkoeffizienten CI, C0 kombiniert und zur Kompensation des temperaturabhängigen quadraturinduzierten Null- Ratenoffset ZRO (zero rate offset) des digitalen Drehraten-Signals 22 verwendet.
Zusätzlich zum vorgehend beschriebenen Mess-Betriebsmodus des Sensorsystems ist das Sensorsystem zur Ermittlung des Quadratur- Kompensationswertes 31 und des ZRO- Kompensationswertes 41 konfiguriert. Eine solche Ermittlung kann werkseitig und/oder im Einsatz bzw. in der Applikation des Sensorsystems durchführbar sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Sensorsystem zu einer Quadraturtrimmung konfiguriert sein, wobei bei der Quadraturtrimmung der Quadratur- Kompensationswertes 31 ermittelt wird. Ferner, insbesondere nach der Quadraturtrimmung, kann das Sensorsystem zur Ausführung einer Null-Raten-Ausgabe-Trimmung konfiguriert sein, wobei mithilfe der Null-Raten-Ausgabe-Trimmung der ZRO- Kompensationswert 41 in einer von der Quadraturtrimmung separaten Trimmung ermittelt wird. Es ist beispielsweise denkbar, dass während der Null-Raten-Ausgabe-Trimmung das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung des Quadratur-
Kompensationswertes 31 kompensiert wird und ein Null-Raten- Ausgabesignal des digitalen Drehraten-Signals ermittelt wird, wobei der ZRO- Kompensationswert 41 in Abhängigkeit des Null-Raten- Ausgabesignals ermittelt wird. Der ZRO- Kompensationswert 41 kann in einem Speicher 42 gespeichert werden.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zusätzlich zu der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Steuereinrichtung 45 (PMU) gezeigt.
Der Mess-Betriebsmodus des Sensorsystems gemäß Figur 2 entspricht prinzipiell dem Mess-Betriebsmodus der in Figur 1 dargestellten
Ausführungsform. Gemäß der Ausführungsform der Figur 2 ist es möglich, dass das Sensorsystem - zusätzlich zum Betrieb im Mess-Betriebsmodus - zum Betrieb in einem ZRO-Trimm-Modus konfiguriert ist. Mithilfe der Steuereinrichtung 45 kann zwischen dem Mess-Betriebsmodus und dem ZRO-Trimm-Modus umgeschaltet werden. Im ZRO-Trimm-Modus kann die
Kompensationsschaltung 30 mithilfe der Steuereinrichtung 45 wahlweise deaktiviert und wieder aktiviert werden. Im ZRO-Trimm-Modus ist ein unkompensiertes digitales Quadratur-Signal (insbesondere mit deaktivierter Kompensationsschaltung 30) und ein kompensiertes digitales Quadratur- Signal (insbesondere mit aktivierter Kompensationsschaltung 30) ermittelbar. Im ZRO-Trimm-Modus erfolgt vorteilhafterweise keine Kompensation des temperaturabhängigen quadraturinduzierten Offsets des digitalen Drehraten-Signals 22. Es ist somit möglich, dass im ZRO-Trimm-Modus in vorteilhafterweise unter anderem ein Quadratur-Auslesemodus einstellbar ist, wobei ein unkompensiertes digitales Quadratur-Signal ermittelt und/oder ausgelesen wird, insbesondere während die Kompensationsschaltung 30 deaktiviert ist bzw. ohne dass eine Kompensation mithilfe der Kompensationsschaltung 30 stattfindet.
Ferner kann das Sensorsystem zur Ausführung einer Quadraturtrimmung konfiguriert sein, wobei bei der Quadraturtrimmung der Quadratur- Kompensationswert 31 ermittelt wird. Der Quadratur- Kompensationswert 31 kann dann von der Kompensationsschaltung 30 verwendet werden, um das kompensierte digitale Quadratur-Signal zu ermitteln bzw. auszulesen. Hierfür wird die Kompensationsschaltung 30 mithilfe der Steuereinrichtung 45 aktiviert, um den Quadratureinfluss auf das analoges Quadratur-Signal zu kompensieren. Dieses kompensierte Quadratur-Signal wird digitalisiert und kann als kompensiertes digitales Quadratur-Signal ausgelesen werden. Die Steuereinrichtung 45 steuert ferner die erste Stufe der Erfassungsschaltung 20 bzw. Ausleseschaltung an, insbesondere den C/V- Converter 27, um den Verstärkungsfaktor für die Erfassung des unkompensierten bzw. des kompensierten digitalen Quadratur-Signals zu variieren.
Der ZRO- Kompensationswert 41 kann in Abhängigkeit des ermittelten unkompensierten digitalen Quadratur-Signals und des ermittelten kompensierten digitalen Quadratur-Signals bestimmt werden. Zur Bestimmung und Speicherung des ZRO- Kompensationswertes 41 sind
Schaltungsmittel 42, 43, 44 vorgesehen.
Es ist möglich, dass die Schaltungsmittel 42, 43, 44 derart konfiguriert sind, dass der ZRO- Kompensationswert 41 als skalierte Differenz zwischen dem unkompensierten digitalen Quadratur-Signal und dem kompensierten digitalen Quadratur-Signal ermittelt wird. Ein Skalierungsfaktor Cqc zur Skalierung der Differenz kann dabei einen von eins verschiedenen Wert haben. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Skalierungsfaktor Cqc den Wert eins hat.
Die Schaltungsmittel 42, 43, 44 umfassen in der dargestellten Ausführungsform einen Speicher 43 für das unkompensierte und das kompensierte digitale Quadratur-Signal (und/oder für eine Differenz des unkompensierten und das kompensierten digitalen Quadratur-Signals), einen Rechner bzw. Calculator 44 zum Bestimmen der Differenz, und einen
Speicher 42 für den ZRO- Kompensationswert 41.
Die Ermittlung des Quadratur- Kompensationswertes 31 und/oder des ZRO- Kompensationswertes 41 kann werkseitig, insbesondere bei der Herstellung des Sensorsystems, und/oder im Einsatz bzw. in der
Applikation des Sensorsystems durchführbar sein.
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ausführungsform gemäß Figur 3 entspricht im Wesentlichen der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform wird der ZRO- Kompensationswert 41 jedoch unter Berücksichtigung der Betriebstemperatur des Sensorsystems mithilfe der Temperaturkoeffizienten COqc, Clqc angepasst. Die Anpassung durch die Koeffizienten kann beispielsweise in erster Ordnung, aber auch in einer höheren Ordnung erfolgen. Somit ist es denkbar, eine besonders präzise Ermittlung und Anpassung des ZRO- Kompensationswertes 41 über verschiedene Temperaturen zu ermöglichen.
In Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ausführungsform gemäß Figur 4 entspricht im Wesentlichen der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform findet die Kompensation des Quadratureinflusses auf das analoge Quadratur-Signal durch Anlegen einer mechanischen Kraft an das schwingende Element 2 statt, wobei die Stärke der Kraft entsprechend dem Quadratur- Kompensationswert 31 gewählt wird. Hierbei ist die Kompensationsschaltung 30 mit dem schwingenden Element 2 des Gyroskops 1 derart gekoppelt, dass die mechanische Kraft an das schwingende Element 2 angelegt werden kann. Auch in diesem Fall werden für das Sensorsystem im Mess-Betriebsmodus sowohl der Quadratur- Kompensationswert 31 als auch der ZRO- Kompensationswert
41 verwendet.

Claims

Ansprüche
1. Sensorsystem, umfassend: - eine analoge Verarbeitungsanordnung umfassend:
— eine Antriebsschaltung (10), die zur Erzeugung eines analogen Antriebssignals zum Antreiben eines schwingenden Elements (2) eines mikro-elektromechanischen Gyroskops (1) konfiguriert ist;
— eine Erfassungsschaltung (20), die mit der Antriebsschaltung (10) und dem schwingenden Element (2) gekoppelt ist, wobei die
Erfassungsschaltung (20) derart konfiguriert ist, dass sie aus einem vom Gyroskop (1) erfassten Signal ein analoges Drehraten-Signal und ein analoges Quadratur-Signal erzeugt;
— einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler (21, 2 ), die mit der Erfassungsschaltung (20) gekoppelt und derart konfiguriert sind, dass sie das analoge Drehraten-Signal und das analoge Quadratur-Signal in ein digitales Drehraten-Signal (22) und ein digitales Quadratur-Signal (23) umwandeln;
— eine Kompensationsschaltung (30), die in einem Mess- Betriebsmodus des Sensorsystems derart konfiguriert ist, dass sie einen
Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung zumindest eines Quadratur- Kompensationswertes (31) kompensiert; und
- eine digitale Verarbeitungsanordnung, die mit der analogen Verarbeitungsanordnung gekoppelt ist, wobei die digitale
Verarbeitungsanordnung eine digitale Verarbeitungsschaltung (40) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Verarbeitungsschaltung (40) in dem Mess-Betriebsmodus des Sensorsystems derart konfiguriert ist, dass sie einen temperaturabhängigen quadraturinduzierten Null-
Ratenoffset ZRO (zero rate offset) des digitalen Drehraten-Signals (22) unter Verwendung mindestens eines ZRO- Kompensationswertes (41) und Temperaturinformationen kompensiert.
2. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Quadratur- Kompensationswert (31) unterschiedlich von dem ZRO- Kompensationswert (41) ist.
3. Sensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem des Weiteren umfasst: a. eine Steuereinrichtung (45) zum Umschalten zwischen dem Mess-Betriebsmodus und einem ZRO-Trimm-Modus, in dem die Kompensationsschaltung (30) wahlweise deaktiviert und wieder aktiviert wird und in dem keine Kompensation des temperaturabhängigen quadraturinduzierten Offsets des digitalen Drehraten-Signals (22) erfolgt, und b. Schaltungsmittel (42, 43, 44) zum Bestimmen des ZRO- Kompensationswertes (41), wobei der ZRO- Kompensationswert (41) auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem im ZRO-Trimm-Modus erfassten, unkompensierten digitalen Quadratur-Signal und einem im ZRO-Trimm-Modus erfassten, kompensierten digitalen Quadratur-Signal ermittelt wird.
4. Sensorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsmittel (42, 43, 44) derart konfiguriert sind, dass der ZRO- Kompensationswert (41) als skalierte Differenz zwischen dem unkompensierten digitalen Quadratur-Signal und dem kompensierten digitalen Quadratur-Signal ermittelt wird.
5. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem einen Temperatursensor (60) zum Erfassen der aktuellen Betriebstemperatur umfasst und dass die digitale Verarbeitungsschaltung (40) derart konfiguriert ist, dass der ZRO-
Kompensationswert (41) unter Berücksichtigung der aktuellen Betriebstemperatur des Sensorsystems mithilfe eines oder mehrerer Temperaturkoeffizienten (CI, C0, COqc, Clqc) angepasst wird.
6. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung (30) mit der Erfassungsschaltung (20) gekoppelt ist, wobei die Kompensationsschaltung (30) derart konfiguriert ist, dass die Kompensationsschaltung (30) das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung eines analogen Antriebs-Signals und des Quadratur-
Kompensationswertes (31) kompensiert.
7. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung (30) mit dem schwingenden Element (2) des Gyroskops (1) gekoppelt ist und dass die Kompensationsschaltung (30) derart konfiguriert ist, dass die Kompensation des Quadratureinflusses auf das analoge Quadratur-
Signal durch Anlegen einer mechanischen Kraft an das schwingende Element (2) erfolgt, wobei die Stärke der Kraft entsprechend dem Quadratur- Kompensationswert (31) gewählt wird.
8. Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 7 in einem Mess-Betriebsmodus, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal und ein temperaturabhängiger quadraturinduzierter Null- Ratenoffset ZRO des digitalen Drehraten-Signals (22) kompensiert werden, wobei der Quadratureinfluss auf das analoge Quadratur-Signal unter Verwendung zumindest eines Quadratur- Kompensationswertes (31) kompensiert wird und wobei der temperaturabhängige quadraturinduzierte Null- Ratenoffset ZRO des digitalen Drehraten-Signals (22) unter Verwendung eines ZRO-
Kompensationswertes (41) und unter Verwendung von Temperaturinformationen kompensiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Betriebstemperatur des Sensorsystems erfasst wird und dass der ZRO-
Kompensationswert (41) unter Berücksichtigung der aktuellen Betriebstemperatur des Sensorsystems mithilfe eines oder mehrerer Temperaturkoeffizienten (CI, C0, COqc, Clqc) angepasst wird.
10. Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einem der
Ansprüche 3 bis 7 in einem ZRO-Trimm-Modus zum Bestimmen mindestens eines ZRO- Kompensationswertes (41) zur Kompensation eines temperaturabhängigen quadraturinduzierten Null- Ratenoffsets ZRO des digitalen Drehraten-Signals (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung (30) mit
Hilfe der Steuereinrichtung (45) deaktiviert wird, um ein unkompensiertes analoges Quadratur-Signal zu erfassen und zu digitalisieren, dass die Kompensationsschaltung (30) mit Hilfe der Steuereinrichtung (45) aktiviert wird, um den Quadratureinfluss auf ein analoges Quadratur- Signal zu kompensieren, dass dieses kompensierte Quadratur-Signal digitalisiert wird, dass dann mit Hilfe der Schaltungsmittel (42, 43, 44) das unkompensierte digitale Quadratur-Signal und das kompensierte digitale Quadratur-Signal miteinander verglichen werden und dass der ZRO- Kompensationswert (41) auf Basis dieses Vergleichs bestimmt wird.
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