CC BY
21
17. Rafikov S.R., Pavlova S.A., Tverdohlebova I.I. Metody opredeleniya molekulyamykh vesov i polidispersnosti vysokomolekulyarnykh soedineniy [Methods for determination of molecular weights and polydispersity of high molecular compounds]. Moscow: Izd-vo AN SSSR, 1963, 336 p.
18. Avilova M.M., Petrov V.V. Issledovaniye vzaimodeystviya neorganicheskikh gazov s poverkhnost'yu kobal'tsoderzhashchego poliakrilonitrila v prisutstvii molekul vody [Nvestigation of the interaction of inorganic gases with the surface of cobalt-containing polyacrylonitrile in the presence of water molecules], Khimicheskaya bezopasnost' [Chemical safety], 2017, Vol. 1, No. 2, pp. 108-116.
19. Kurs fizicheskoy khimii [Chemical Handbook], under the General edition Gerasimova A.I. In 2 vol. Vol. 1. Moscow: Himiya, 1964, 624 p.
20. Petrov V.V. Issledovanie osobennostey vzaimodeystviya molekul gazov s poverhnost'yu oksidnykh gazochuvstvitel'nykh materialov [Investigation of the features of the interaction of gas molecules with the surface of oxide gas sensitive materials], Nano- i mikrosistemnaya tekhnika [Nano-and Microsystem technology], 2007, No. 1, pp. 24-27.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор О.А. Агеев.
Петров Виктор Владимирович - Южный федеральный университет; e-mail: vvp2005@inbox.ru; 347922 г. Таганрог, ул. Чехова, 2; тел.: 88634371624; кафедра техносферной безопасности и химии; д.т.н.; профессор.
Авилова Марта Маисовна - e-mail: larina7566@yandex.ru; тел.: 89188561396; кафедра техносферной безопасности и химии.
Petrov Viktor Vladimirovich - Southern Federal University; e-mail: vvp2005@inbox.ru; 2, Chekhov street, Taganrog, 347922, Russia; phone: +78634371624; the department of technospheric security and chemistry; dr. of eng. sc.; professor.
Avilova Marta Maisovna - e-mail: larina7566@yandex.ru; phone: +79188561396; the department of technospheric security and chemistry.
УДК 621.3.049.77: 53.087.92 DOI 10.23683/2311-3103-2018-2-54-67
Ло Ван Хао, Т.Г. Нестеренко
АНАЛИЗ ЭФФЕКТА ПАРАЗИТНОЙ ЕМКОСТИ В РЕЖИМЕ ДВИЖЕНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА*
Наиболее эффективным методом идентификации динамических характеристик резонансной структуры микроэлектромеханического гироскопа (ММГ) является экспериментальное определение его частотных характеристик в двух режимах работы: в режиме движения и режиме чувствительности. В режиме движения механическая резонансная структура гироскопа возбуждается электростатической силой путем подачи на электроды возбуждения гармонического сигнала и на выходе определяется информационная емкостная реакция. Однако выходной сигнал обычно искажается прохождением сигнала возбуждения к информационному сигналу через паразитные электрические компоненты, параллельные с идеальной структурой электромеханического резонатора. Из-за этого точная оценка параметров динамической системы ММГ затруднена. Актуальной задачей является поиск параметров существующих паразитных компонентов и способа снижения негативных эффектов, которые оказывают влияние на характеристику ММГ. В данной
*
Работа выполнена в Томском политехническом университете при финансовой поддержке Минобрнауки России, ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», Соглашение N 14.578.21.0232, уникальный идентификатор RFMEFI57817X0232.
статье представлены: конструкция канала движения ММГ, теоретический анализ и результаты экспериментов. Основное влияние на динамическую характеристику ММГ оказывают паразитные емкости. На основе математической модели колебаний подвижной структуры ММГ проведен всесторонний теоретический анализ, в результате которого выведены два способа, позволяющие осуществить снижение влияния паразитной емкости. Первый способ реализуется путем увеличения подаваемого напряжения постоянного тока, второй способ заключается в увеличении добротности. Эффективность первого способа подтверждена практическими испытаниями. Из результатов испытания определена величина паразитной емкости. В работе также обнаружено и выяснено явление смещения резонансной частоты при применении двух предполагаемых способов.
Микроэлектромеханический гироскоп; режим движения; режим чувствительности; кремниевый электромеханический резонатор; подвижная масса; вибропривод; ток движения; трансимпедансный усилитель.
Lo Van Hao, T.G. Nesterenko
ANALYSIS OF PARASITIC CAPACITANCE EFFECT IN A DRIVE-MODE OF MICROELECTROMECHANICAL GYROSCOPE
The most effective method for the identification of the dynamic characteristics of the resonant structure of a microelectromechanical gyroscope (MMG) is the experimental determination of its frequency characteristics in two modes: a drive-mode and a sense-mode. In a drive-mode, resonant mechanical structure gyro is driven electrostatic force by applying a harmonic signal to the excitation electrodes by the method of frequency sweeping and output is determined by information capacitive response. However, the output signal is usually distorted by the passage of the excitation signal to the information signal through parasitic electrical components that parallel to the ideal structure of the electromechanical resonator. Because of this, an accurate estimate of the parameters of the dynamic system MMG is difficult. In this case there is a resonance frequency. The most actual task is to search for the parameters ofparasitic components and method to reduce their negative effects, which affects the characteristics of the MMG. This article presents the internal design, theoretical analysis and results in the experiment with MMG. The main influence on the dynamic characteristic of the MMG is parasitic capacitance. Based on the mathematical model of the movable structure of MMG, a comprehensive theoretical analysis has been carried out, as a result of which two methods have been derived that allow reducing the influence of parasitic capacitance. The first method is realized by increasing the supplied DC voltage. And the second method is to increase the quality factor. The effectiveness of the first method is confirmed by practical tests. The parasitic capacitance value, equal to 0.16 pF, was determined from the test results. The phenomenon of displacement of the resonance frequency was also discovered and clarified in the work with the use of two proposed methods.
Microelectromechanical gyroscope; drive-mode; sense-mode; silicon electromechanical resonator; movable mass; vibration drive; current of motion; transimpedance amplifier.
Введение. В связи с ограниченной точностью технологического процесса изготовления, паразитные компоненты неизбежно существуют между приводными и чувствительными электродами ММГ [1]. Присутствие паразитных компонентов вызывает три основных негативных эффекта в режиме движения гироскопа. Во-первых, они образуют параллельный дополнительный колебательный контур, что вызывает нежелательные высокочастотные электрические колебания, искажающие работу ММГ. Во-вторых, искажаются ожидаемые механические колебания резонатора на резонансной частоте. В-третьих, наличие паразитных емкостей уменьшает чувствительность компенсационных емкостей, ослабляя стабильность и устойчивость гироскопа.
Для уменьшения негативных эффектов необходимо уже на этапе проектирования снизить паразитные емкости и увеличить удельное электрическое сопротивление подложки. Это можно осуществить путем изменения материала подложки с кремния на стекло. Кроме того, влияние паразитных ёмкостей можно уменьшить применением метода синхронной демодуляции с использованием высокочастотно-
го несущего сигнала [2]. К сожалению, предложенные методы не позволяют полностью подавить паразитные эффекты. В результате этого важной задачей для разработчиков ММГ является моделирование и прогноз отрицательных паразитных эффектов в цепях с замкнутым контуром. Данная работа будет посвящена решению этой задачи в режиме движения ММГ.
Конструкция ММГ. ММГ содержит кремниевый электромеханический резонатор (ЭМР) и электронный блок. Электромеханический резонатор ММГ представляет собой гребенчатую конструкцию, которая в режиме движения возбуждается емкостным гребенчатым приводом. Возбуждающий емкостный привод состоит из неподвижных гребенчатых электродов (НЭ1), закреплённых на подложке, и подвижных гребенчатых электродов (ПЭ1), связанных с подвижной массой (ПМ) (рис. 1) [3-7].
НЭ2
-X-
Рис. 1. Структура электромеханического резонатора ММГ с паразитными компонентами между приводным и чувствительным электродами
Информация об амплитудах колебаний подвижной массы определяется в результате изменения емкостей между неподвижными (НЭ2) и подвижными (ПЭ2) чувствительными электродами. Все емкостные структуры имеют общий электрод, связанный с подвижной массой.
Электромеханический резонатор ММГ в режиме движения можно представить в виде двух конденсаторов с переменными емкостями (рис. 1). Два таких конденсатора представляют собой емкости: С^ - между приводным электродом
и подвижной массой, С^ - ёмкость между подвижной массой и чувствительным
электродом.
Кроме того, между приводным и чувствительным электродами через воздушный зазор существует паразитная емкость Спо, составляющая с вышеперечисленными компонентами электрический замкнутый контур [9].
Электромеханический резонатор ММГ выполнен в виде структуры кремний-стекло (рис. 2) и имеет два вида электродных структур: с изменяющимся зазором и с переменной площадью. Электроды вибропривода выполнены с переменным зазором [3-8].
Эквивалентная электрическая схема резонатора. При отсутствии экранирования в стеклянной подложке, которая имеет конечное сопротивление Я п , общий ток протекает от приводного электрода через паразитную емкость Сш, затем через другую паразитную емкость Ст на чувствительный электрод. Эта модель может быть объединена в одну последовательную схему с паразитной емкостью Сп и паразитным сопротивлением , параллельную электромеханическому резонатору.
Рис. 2. Канал движения электромеханического резонатора ММГ
Для возбуждения резонатора возбуждающий сигнал переменного тока УАС и напряжение постоянного тока Уц^ прикладываются к структуре гироскопа через якорь и подвижную массу (рис. 3). Колебания ПМ приводят к изменению эквивалентной ёмкости С^ч , в результате чего генерируется ток движения . На чувствительном электроде паразитный ток I д , проходящий через паразитные компоненты, добавляется к току I и составляет ток I. Математическая модель эквивалентной электрической схемы резонатора имеет вид [10-11]:
д 2х дх
т '^ТГ + ^'^Т + к • х = РЭЛ (1),
дт д
Ст = а + Ь • х + с • х2 + ё • х3;Сшг = а - Ь • х + с • х2 - ё • х3,
(1)
1П1 (Я) = УАС
Сп ' Я
2 + RП ' СП '
";1П2 (Ю = УАС ' СП0 ' ^
где х- смещение ПМ вдоль оси привода; (1) - электростатическая сила, вызывающая смещение ПМ; т - масса ПМ; ^ - коэффициент демпфирования; к - жесткость упругого подвеса ММГ вдоль оси привода; а, Ь, с, d- коэффициенты, аппроксимирующие математические зависимости емкостей.
Рис. 3. Эквивалентная электрическая модель резонатора с паразитными
компонентами
В режиме движения чаще всего возбуждаются гармонические колебания, поэтому требуется синусоидальное приводное усилие. Электрическая энергия электродной структуры вибропривода определяется выражением [12, 14]:
E(V) = 1 • V2 • Cnn . (2)
В емкостной гребенчатой структуре с параллельными пластинами электростатическая сила создается из-за электростатического консервативного силового поля между пластинами. В случае, когда контролируется напряжение на приводном электроде, электростатическая сила может быть выражена как градиент энергии E(V) [12]:
F3J] ^4-Kc -(ш.)^]2 ^ (3)
dx 2 dx
При использовании двухсторонних симметричных электродных структур вибропривода электростатическая сила, воздействующая на ПМ и вызывающая её колебания, имеет вид [13, 15-18]:
Fэл = Vac • Vdc • b • sin(ш • t)+ 0.5 • vDc • c • x. (4)
Используя выражения (1) и (4),получим уравнение колебаний ЭМР:
m ^ + ^+ (km - 0.5 • VjDc • c) x = Vac • Vdc • b • sin (ш • t). (5)
dt2 dt
Тогда передаточная функция ЭМР принимает вид [19]:
_^(s) = l__VDdb_ 1 VDc • b
(6)
VAC m , Vkm - kэл s + Гkm _ Ц m s2 + ^S + ^
Vm • Q ^ m m J Q
kэл = 0.5 • vDc • c и ^ ^ _ ^.
V ш ш
где Q - добротность, кэл - электрическая жесткость, юх - собственная частота
первичных колебаний ММГ.
При колебаниях ПМ в чувствительном электроде генерируется ток движения 1ПЧ [15]:
iпч (8) = ^^ спч ) = vdc • ь • x. (7)
от
Паразитный ток и ток движения преобразуются в напряжение с помощью трансимпедансного и инвертирующего усилителей с коэффициентом усиления, равным произведению значений резисторов обратной связи к = Яос1 • • ^ 1.
В работе используются операционные усилители N85532, частота работы которых ограничена в диапазоне до 10 МГц. Для определения выходного сигнала нужно еще учесть паразитную емкость между металлическими дорожками печатной платы. При непосредственном моделировании в схеме учитываются две паразитные емкости С, С2, показанные на рис. 4, что приводит к двум апериодическим звеньям второго порядка с передаточными функциями и [20-21].
Рис. 4. Измерительная схема с включением паразитных компонентов
Тогда на выходе усилителя выходной сигнал примет вид:
У
Сп ' Я
ВЫХОД (я) = К ' I УАС ' о . и п + у АС ' СП0 2 + Xп ' Сп ' Я
^(8) =
£2(8) =
+ Уас ' С по ' 8 + ' Ь' х |' Ш' £2(8),
Вт '
(8)
С1 ' Сь ' Яос! ' ' 82 + (Яос! ' С + ' Сь) ' 8 + (1 + Вт ' Яь) Я
' (-Вт ' Яь ' Яос2)
С 2 ' СЬ ' Яос2 ' ЯЬ
„2 , (Яос2 ' Я ' С2 + Яь ' Сь ' (Яос2 + Я)) „ | (Яос2 + Я + Вт ' Яь ' Я)
С 2 ' Сь ' Яос2 ' Яь
С 2 ' Сь ' Яос2 ' Яь
где ^, ^ - параметры операционного усилителя №5532, в - коэффициент
перегрузки, Rocl=1 Мом, Roc2=100 Ком,R= 10 Ком.
Из уравнений (1), (6) и (8) общая передаточная функция резонатора может быть выражена как:
( ^
(9)
У
ВЫХОД _
= '
Сп ' 8 2 + Яп ' Сп ' 8
+ СП0 ' § +
1 (Урс ' Ь)2 ' 8
т „2
ю„
8 +--х8 + Ю
£1(8)' £2(8).
Передаточной функции резонатора соответствует структурная схема, представленная на рис. 5.
Паразитный сигнал
Рис. 5. Модель передаточной функции канала движения ММГ, включающая
паразитные компоненты
Для анализа динамики ММГ в режиме движения наиболее важным является значение резонансной частоты первичных колебаний. Управление первичными колебаниями ММГ позволяет получить максимальное значение амплитуды колебаний и эффективность работы ММГ. Нужно отметить, что влияние паразитных емкостей С и С особенно наблюдается на высоких частотах (более 200 КГц, рис. 6), в то время как гироскоп работает на резонансной частоте около 17,3 КГц.
fits)
CK)
i> и .i i'i -h'.w e.-io; i г .. ьк
Частота, Гц
Рис. 6. Амплитудно-частотные характеристики, соответствующие функциям'/](&•) и/()
Поэтому при исследовании можно считать, что их влияние незначительно. Тогда в передаточной функции (9) останутся три составляющие, представляющие собой: реальное дифференцирующее, идеальное дифференцирующее и колебательное звенья. Поскольку стеклянная подложка обладает большим удельным сопротивлением (109-10120м-м) и паразитные емкости СП1, Сщ малы, первая составляющаяся передаточной функции (дифференцирующее реальное звено) не оказывает существенного влияния на динамическую характеристику ЭМП в рабочем частотном диапазоне ММГ [22]. Таким образом, передаточная функция резонатора (9) упрощается и принимает вид:
1 (Урс • Ь)2 • 8
(10)
H(s) = K • Co • s + K •-
m
s +-
Q
^s + ra
Моделирование. Собственная резонансная частота электромеханического резонатора исследуемого ММГ составляет 17,3 КГц. При моделировании принимаем, что первичные колебания ММГ возбуждаются на резонансной частоте.
Таблица 1
Параметры электромеханического резонатора для моделирования
Параметры моделирования Величина
Жесткость упругого подвеса (к , Нм-) 154.45
Добротность ^ 25 -100
Общий коэффициент усиления^) 107
Коэффициенты аппроксимации емкостей b=7.2x10-8
c=0.028
, Ом 600
Сь , PF 100
Вш, % 10
На рис. 7 и 8 представлены результаты моделирования динамических характеристик вибропривода при различных значениях добротности и напряжения постоянного тока. Из рисунков видно, что при отсутствии паразитных эффектов ММГ в режиме движения совершает резонансные колебания, амплитуда которых пропорциональна величинам добротности и подаваемого напряжения постоянного тока.
Рис. 7. Зависимость амплитуды электромеханических колебаний резонатора от добротности в режиме движения
С увеличением добротности и напряжения смещения амплитуда резонансных колебаний увеличивается. Однако повышение подаваемого напряжения постоянного тока приводит к изменению электрической жесткости, которая вызывает уменьшение резонансной частоты резонатора. При увеличении напряжения постоянного тока от 2,5 В до 10 В, резонансная частота смещается от 17,3 КГц до 17,22 КГц (рис. 8).
Рис. 8. Зависимость амплитуды электромеханических колебаний резонатора от напряжения поляризации VDC в режиме движения
При учёте паразитных составляющих (Сш=0,2пФ) колебания ЭМР представлены на рис. 9 и 10.
Результаты моделирования показывают, что паразитная емкость является причиной возникновения электрических колебаний, оказывающих значительное влияние на динамическую характеристику ЭМП ММГ. При увеличении паразитной емкости амплитуда электрических колебаний возрастает, что может привести к срыву электромеханических колебаний и неработоспособности ММГ. Наличие паразитной емкости вызывает смещение резонансной частоты не только при изме-
нении подаваемого напряжения постоянного тока, но и при изменении добротности (рис. 9 и 10). Кроме этого, по сравнению со случаем отсутствия паразитной емкости, смещение резонансной частоты стало больше. При подаваемом напряжении постоянного тока, равном 2,5 В, резонансная частота изменяется на 60 Гц, а при 10 В смещение составляет 120 Гц. Таким образом, для обеспечения эффективной работы гироскопа необходимо уменьшить величину паразитной емкости на этапе проектирования ММГ или усилить электромеханические колебания. Из выражения (10) видно, что амплитуда электромеханических колебаний может быть увеличена двумя способами. Первым способом является увеличение напряжения постоянного тока VDc,второй способ реализуется увеличением добротности Q. В зависимости от обеспечения приборного доступа, в данной работе будет рассмотрен и проверен только первый способ.
vdc = 10в — q = 100 — q = 50 _ q = 25
}
/
-- Y
f
-- \ г
1 '.18К Гц
Г/. 12 КГц
17.04 : ц 17 Ши
—— /
1.25x10 1.5x10 1.75x10 2x10 2.25x10 2.5x10 2.75x10 3x10
Частота, Гц
1.6x10 1.62x10 1.64x10 1.66x10 1.68x10 1.7x10 1.72x10 1.74x10 1.76x10 1.78x10 1.8x10
Рис. 9. Зависимость амплитуды колебаний резонатора от добротности в режиме движения при учёте паразитных емкостей
Рис. 10. Зависимость амплитуды колебаний резонатора от напряжения поляризации У^с в режиме движения при учёте паразитных емкостей
Экспериментальные исследования. С целью проверки теоретических выводов были проведены экспериментальные исследования ММГ. Для возбуждения первичных колебаний гармонический сигнал, имеющий вид VAc = 2 • sin (rot), от
генератора АКИП-3407/1А подключен к приводному электроду, а к ПМ напряжение постоянного тока VDC (рис. 11).
Рис. 11. Установка для проведения эксперимента с ММГ
Цепи привода и измерения расположены с обеих сторон гироскопа и как можно ближе к гироскопу, чтобы уменьшить шумы и влияние сигналов на проводных дорожках. Эксперименты были выполнены при трёх разных значениях напряжения постоянного тока (VDC=2,5В; 5В и 10В). Для нахождения резонанса частоту напряжения переменного тока увеличивали от 1 КГц до 26КГц. Выходные сигналы отражены и сохранены с помощью осциллографа АКИП-4122/10.
На рис. 12 представлены экспериментальные графики зависимости выходных сигналов режима движения ММГ от частоты при различных значениях напряжения постоянного тока ^о.Из сравнения экспериментальных результатов с результатами моделирования видно, что параметры системы и паразитные параметры эффективно идентифицируются с представленным алгоритмом, а иммитирован-ный отклик колебаний системы соответствует экспериментальным данным. При моделировании паразитная емкость была принята равной 0,2 пФ, в результате чего было получено значение смещения резонансной частоты, равное 120 Гц. Экспериментальное смещение резонансной частоты составило 20 Гц. Таким образом, действительное значение паразитной емкости ММГ меньше предполагаемого значения. Для массы резонатора, равной 1,30171 •Ю-8 Кг, определено, что паразитная емкость СП0 равна 0,16 пФ и добротность около 100.
'1 32 ': S.2 11 13.: 16 18.; i: J: I "l П1 172 123 12 4 12 2 12 S 112 12.S lie 1S
Частота, КГц
Рис. 12. Экспериментальные выходные сигналы гироскопа при разных значениях напряжения постоянного тока
На рис. 13, 14, 15 приведены возбуждающий сигнал и выходные сигналы от трансимпедансного усилителя на резонансной частоте.
а б
Рис. 13. Результаты испытаний ММГ при напряжении ¥ос=2,5 В: а - выходной сигнал при различных возбуждающих частотах; б - выходной сигнал при резонансной частоте (с увеличением)
При различных напряжениях постоянного тока (2,5 В; 5 В и 10В), в выходном сигнале существует паразитный сигнал, называемый электрическими колебаниями, амплитуда которых увеличивается при увеличении частоты подаваемого гармонического сигнала. В результате этого ожидаемые электромеханические колебания искажаются, что подтверждает результаты первого испытания, представленного на рис. 13. При наименьшем значении подаваемого напряжения постоянного тока (2,5 В) на резонансной частоте 17,30 КГц практически невидны электромеханические колебания по сравнению с электрическими колебаниями. Сравнивая результаты второго и третьего испытаний (рис. 14 и 15) с результатом на рисунке 13, видно, что увеличение напряжения постоянного тока оказывает положительное влияние на предотвращение электрических (паразитных) колебаний. При увеличении ^о до 10В амплитуда электромеханических колебаний значительно больше амплитуды электрических колебаний. И как уже было сказано выше, при увеличении напряжения постоянного тока до 10 В наблюдается уменьшение резонансной частоты (от 17,30 КГц при ^=2,5В до 17,28 КГц при ^=10 В).
а б
Рис. 14. Результаты испытаний ММГ при напряжении ¥ос =5В: а - выходной сигнал при различных возбуждающих частотах; б - выходной сигнал при резонансной частоте (с увеличением)
а б
Рис. 15. Результаты испытаний ММГпри напряжении VDC=10B: а - выходной сигнал при различных возбуждающих частотах; б - выходной сигнал при резонансной частоте (с увеличением)
Вышеуказанные результаты эксперимента подтверждают вывод о том, что увеличение подаваемого напряжения постоянного тока позволяет избежать электрических колебаний.
Заключение. Таким образом, паразитная емкость является основной причиной возникновения электрических колебаний, оказывающих значительное влияние на динамическую характеристику ЭМП ММГ. При увеличении паразитной емкости амплитуда электрических колебаний возрастает, что может привести к срыву электромеханических колебаний и неработоспособности ММГ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Жигальский А.А. Проектирование и конструирование микросхем: учеб. пособие.
- Томск: ТУСУР, 2007. - 195 с.
2. Cenk Acar, Andrei M.S. MEMS vibratory gyroscopes structural approaches to improve robustness // MEMS Reference Shelf. Library of Congress Control Number: 2008932165. - 2009.
- 262 p.
3. Барбин Е.С. Динамика многокомпонентного микромеханического гироскопа-акселерометра с развязывающими рамками: дис. ... канд. тех. наук. - Томск, 2016.
- C. 111-116.
4. Dong Lili and Avanesian David. Drive-Mode Control for Vibrational MEMS Gyroscopes // Electrical Engineering & Computer Science Faculty Publications. - 2009. - Vol. 102. - 9 p.
5. Патент РФ № 2503924 МПК G01C19/5712. Интегральный микромеханический гироскоп / Нестеренко Т.Г., Лысова О.М., Коледа А.Н., Барбин Е.С., Колчужин В.А. Заявлено 30.05.2012; Опубл. 10.01.2014.
6. Патент РФ 2477863. Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр /Коно-плев Б.Г., Лысенко И.Е. Заявлено 10.10.2011; Опубл. 20.03.2013, Бюл. №16.
7. Cenk Acar and Andrei M.S. Structurally decoupled micromachined gyroscopes with post-release capacitance enhancement // J. Micromech. Microeng. - 2005. - Vol. 15. - P. 1092-1101.
8. Лысенко И.Е. Метод проектирования микромеханических сенсоров угловых скоростей и линейных ускорений LL-типа // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2009. - № 1.
- C. 117-123.
9. Huan-ming Wu,• Tao Yin, Ji-wei Jiao and Hai-gang Yang. Analysis of parasitic feed-through capacitance effect in closed-loop drive circuit design for capacitive micro-gyroscope // Microsystem Technologies. - 2015. - Vol. 22. - 7 p.
10. Changhong Guan. Development of a Closed-loop MEMS Capacitive Force Sensor: a thesis submitted to the Graduate Faculty Mechanical Engineering. Raleigh, North Carolina, 2009. - 90 p.
11. Cui J., Guo Z.Y., Yang Z.C., Hao Y.L. and Yan G.Z. Electrical coupling suppression and transient response improvement for a microgyroscope using ascending frequency drive with a 2-DOF PID controller // J. Micromech. Microeng. - 2011. - Vol. 21. - P. 1-11.
12. Лысенко И.Е. Проектирование сенсорных и актюаторных элементов микросистемной техники: учеб. пособие. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 103 c.
13. Mikko Saukoski. System and circuit design for a capacitive MEMS gyroscope: dis. Doctoral // Tech. Science. - 2008. - P. 68-73.
14. Распопов В.Я. Микромеханические приборы. - М.: Машиностроение, 2007. - 400 с.
15. Alexander A.T and Andrei M.S. Capacitive detection in resonant MEMS with arbitrary amplitude of motion // J. Micromech. Microeng. - 2007. - Vol. 17. - P. 1583-1592.
16. Karthik Kadirvel. Development of closed-loop interface circuits for capacitive transducers with application to a MEMS capacitive microphone: dis. cand. tech. science. - F., 2007.
- P. 26-31.
17. Burak Eminoglu. Control electronics for MEMS gyroscopes and its implementation in a CMOS technology: a thesis submitted to the Graduate school of natural and applied sciences of Middle East technical university, 2011. - 146 p.
18. Erdinc Tatar. Quadrature error compensation and its effects on the performance of fully decoupled MEMS gyroscopes: a thesis submitted to the Graduate school of natural and applied sciences of Middle East technical university, 2010. - 169 p.
19. Дубков А.А., Агудов Н.В. Преобразование Лапласа: учеб.-метод. пос. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2016. - 36 с.
20. James Karki. Effect of Parasitic Capacitance in Op Amp Circuits. - Texas Instruments: Application Report SLOA013A, September 2000. - 26 p.
21. Jonathan Pearson. Compensating Current Feedback Amplifiers in Photocurrent Applications // A nalog Dialogue. - 2013. - Vol. 47, No. 3. - P. 3-6.
22. Фещенко В.Н. Справочник конструктора. Книга 1. Машины и механизм: учеб.-прак. пос.
- М.: Инфра-Инженерия, 2016. - 400 с.
REFERENCES
1. Zhigal'skiy A.A. Proektirovanie i konstruirovanie mikroskhem: ucheb. posobie [Design and construction of microcircuits: Textbook]. Tomsk: TUSUR, 2007, 195 p.
2. Cenk Acar, Andrei M.S. MEMS vibratory gyroscopes structural approaches to improve robustness, MEMS Reference Shelf. Library of Congress Control Number: 2008932165, 2009, 262 p.
3. Barbin E.S. Dinamika mnogokomponentnogo mikromekhanicheskogo giroskopa-akselerometra s razvyazyvayushchimi ramkami: dis. ... kand. tekh. nauk [Dynamics of a multicomponent microme-chanical gyroscope-accelerometer with decoupling frames: cand. of eng. sc. diss.]. Tomsk, 2016, pp. 111-116.
4. Dong Lili and Avanesian David. Drive-Mode Control for Vibrational MEMS Gyroscopes, Electrical Engineering & Computer Science Faculty Publications, 2009, Vol. 102, 9 p.
5. Nesterenko T.G., Lysova O.M., Koleda A.N., Barbin E.S., Kolchuzhin V.A. Integral'nyy mikromekhanicheskiy giroskop [Integral micromechanical gyroscope]. Patent RF No. 2503924 MPK G01C19/5712. Declared 30.05.2012; Opubl. 10.01.2014.
6. Konoplev B.G., Lysenko I.E. Integral'nyy mikromekhanicheskiy giroskop-akselerometr [Integral micromechanical gyro-accelerometer]. Patent RF 2477863. Declared 10.10.2011; Published. 20.03.2013, Bull. No.16.
7. Cenk Acar and Andrei M.S. Structurally decoupled micromachined gyroscopes with postrelease capacitance enhancement, J. Micromech. Microeng, 2005, Vol. 15, pp. 1092-1101.
8. Lysenko I.E. Metod proektirovaniya mikromekhanicheskikh sensorov uglovykh skorostey i lineynykh uskoreniy LL-tipa [The method of designing micromechanical sensors for angular velocities and linear accelerations of the LL type], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2009, No. 1, pp. 117-123.
9. Huan-ming Wu,• Tao Yin, Ji-wei Jiao and Hai-gang Yang. Analysis of parasitic feed-through capacitance effect in closed-loop drive circuit design for capacitive micro-gyroscope, Microsystem Technologies, 2015, Vol. 22, 7 p.
10. Changhong Guan. Development of a Closed-loop MEMS Capacitive Force Sensor: a thesis submitted to the Graduate Faculty Mechanical Engineering. Raleigh, North Carolina, 2009, 90 p.
11. Cui J., Guo Z.Y., Yang Z.C., Hao Y.L. and Yan G.Z. Electrical coupling suppression and transient response improvement for a microgyroscope using ascending frequency drive with a 2-DOF PID controller, J. Micromech. Microeng, 2011, Vol. 21, pp. 1-11.
12. Lysenko I.E. Proektirovanie sensornykh i aktyuatornykh elementov mikrosistemnoy tekhniki: ucheb. posobie [Designing sensory and actuating elements of microsystem technology: Textbook]. Taganrog: Izd-vo TRTU, 2005, 103 c.
13. Mikko Saukoski. System and circuit design for a capacitive MEMS gyroscope: dis. Doctoral, Tech. Science, 2008, pp. 68-73.
14. Raspopov V.Ya. Mikromekhanicheskie pribory [Micromechanical devices]. Moscow: Mashinostroenie, 2007, 400 p.
15. Alexander A.T and Andrei M.S. Capacitive detection in resonant MEMS with arbitrary amplitude of motion, J. Micromech. Microeng, 2007, Vol. 17, pp. 1583-1592.
16. Karthik Kadirvel. Development of closed-loop interface circuits for capacitive transducers with application to a MEMS capacitive microphone: dis. cand. tech. science. F., 2007, pp. 26-31.
17. Burak Eminoglu. Control electronics for MEMS gyroscopes and its implementation in a CMOS technology: a thesis submitted to the Graduate school of natural and applied sciences of Middle East technical university, 2011, 146 p.
18. Erdinc Tatar. Quadrature error compensation and its effects on the performance of fully decoupled MEMS gyroscopes: a thesis submitted to the Graduate school of natural and applied sciences of Middle East technical university, 2010, 169 p.
19. Dubkov A.A., Agudov N.V. Preobrazovanie Laplasa: ucheb.-metod. Pos. [Transformation of Laplace: Teaching-methodical manual]. Nizhniy Novgorod: Nizhegorodskiy gosuniversitet, 2016, 36 p.
20. James Karki. Effect of Parasitic Capacitance in Op Amp Circuits. Texas Instruments: Application Report SLOA013A, September 2000, 26 p.
21. Jonathan Pearson. Compensating Current Feedback Amplifiers in Photocurrent Applications, A nalogDialogue, 2013, Vol. 47, No. 3, pp. 3-6.
22. Feshchenko V.N. Spravochnik konstruktora. Kniga 1. Mashiny i mekhanizm: ucheb.-prak. pos. [Reference Designer. Book 1. Machines and mechanisms: Textbook]. Moscow: Infra-Inzheneriya, 2016, 400 p.
Статью рекомендовал к опубликованию к.т.н. П.Ф. Баранов.
Нестеренко Тамара Георгиевна - НИ ТПУ; e-mail: ntg@tpu.ru; г. Томск, пр-кт Ленина, 30/A, учебный корпус № 4, офис 211; тел.: +79528919006; Инженерная школа неразрушаю-щего контроля и безопасности; Отделение электронной инженерии; к.т.н.; доцент.
Ло Ван Хао - e-mail: lovanhao@mail.ru; г. Томск, Усова, 15Б; тел.: +79521831219; Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности; Отделение электронной инженерии; аспирант.
Nesterenko Tamara Georgievna - NI TPU; e-mail: ntg@tpu.ru; Tomsk, Prospect Lenina, 30/A, Educational building № 4, office 211; phone: +79528919006; Engineering school of non-destructive testing and safety; Department of Electronic Engineering; cand. of eng. sc.; associate professor.
Lo Van Hao - e-mail: lovanhao@mail.ru; Tomsk, Usova, 15B; phone: +79521831219; Engineering school of non-destructive testing and safety; Department of Electronic Engineering; graduate student.
