| Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen | ||
| 1. | Einleitung | 1 |
| 2. | Verhalten mikromechanischer Drucksensoren | 4 |
| 2.1 | Einführende Übersicht | 4 |
| 2.2 | Allgemeine Verhaltensbeschreibung von Sensoren | 5 |
| 2.3 | Passive Drucksensoren | 7 |
| 2.3.1 | Piezoresistive Drucksensoren in Oberflächenmikromechanik | 7 |
| 2.3.2 | Kapazitive Drucksensoren in Substrat- und Oberflächenmikromechanik | 12 |
| 2.4 | Aktive Drucksensoren | 19 |
| 3. | Nichtlineare Approximationsverfahren zur Reduzierung nichtidealer Sensoreigenschaften | 32 |
| 3.1 | Einführung: Häufige Problemstellungen in der heutigen Sensorsignalverarbeitung | 32 |
| 3.2 | Geeignete Approximationsverfahren aus der numerischen Mathematik | 37 |
| 3.2.1 | Regressionsverfahren | 38 |
| 3.2.1.1 | Fehlerkriterien für Regressionsverfahren | 38 |
| 3.2.1.2 | Diskrete Approximation nach der Methode kleinster Fehlerquadrate | 39 |
| 3.2.2 | Interpolationsverfahren | 40 |
| 3.2.2.1 | Klassische Polynominterpolation | 41 |
| 3.2.2.2 | Abschätzungen des Interpolationsfehlers | 41 |
| 3.2.2.3 | Stückweise Interpolation mit Polynomen - Spline-Interpolation | 43 |
| 3.3 | Hardwarekonzepte für Approximationsverfahren | 51 |
| 3.3.1 | Anforderungen an die Hardwarekonzept | 51 |
| 3.3.2 | Herkömmliche Hardwarekonzepte für Implementierung geeigneter Approximationsverfahren | 52 |
| 3.3.3 | Modifiziertes Tabellenverfahren unter Verwendung von **-Modulatoren | 58 |
| 3.3.4 | Gegenüberstellung der vorgestellten Approximationsverfahren | 75 |
| 4. | Kennlinienbasierte Sensorsysteme zur Reduzierung nichtidealer Sensoreigenschaften | 78 |
| 4.1 | Einleitung | 78 |
| 4.2 | Konzept eines kennlinienbasierten Sensorsystems für die nichtlineare Kompensation von Querempfindlichkeiten | 79 |
| 4.3 | Systemkomponenten | 81 |
| 4.3.1 | Sensor zur Aufnahme der Störgröße | 81 |
| 4.3.2 | ??-Modulatoren M.ter Ordnung | 82 |
| 4.3.3 | Adressgenerierung für Kennlinien-Speicher | 89 |
| 4.3.4 | Nichtflüchtige Speicherung in kombinierten RAM/PROM-Zellen | 92 |
| 4.3.5 | Digital programmierbare SC-Verstärkerkette | 96 |
| 4.3.6 | Interpolationsfilter mit verteilten RC-Elementen | 99 |
| 4.3.7 | Reduzierung der Chipfläche bei Systemen mit hohen Genauigkeitsanforderungen | 104 |
| 4.4 | Realisierungsbeispiele | 108 |
| 4.5 | Erweiterungsfähigkeit des vorliegenden Sensor-Konzepts | 117 |
| 5. | Kalibration kennlinienbasierter Sensorsysteme | 121 |
| 5.1 | Automatisierte Kalibration | 121 |
| 5.2 | Systemkonzept eines automatisierten Kalibrationsmeßplatzes für Druckmeßumformer | 121 |
| 5.3 | Ablauf der Kalibrationsprozedur | 124 |
| 5.3.1 | Konfiguration der Kalibrierparameter | 124 |
| 5.3.2 | Kurzübersicht über kompletten Kalibrationszyklus | 125 |
| 5.3.3 | Nullpunkts- und Endwertabgleich | 126 |
| 5.3.4 | Korrektur temperaturabhängiger Drifteffekte | 127 |
| 5.3.5 | Abschließende Aktionen am Ende der Kalibration | 134 |
| 5.4 | Vorstellung von Kalibrationsergebnissen | 135 |
| 6. | Zusammenfassung und Ausblick | 137 |
| Anhang | 141 | |
| Anhang A Modifizierte MOS1 Level1-Modellgleichungen | 141 | |
| Anhang B Konvergenzbetrachtungen unterschiedlicher Interpolationsverfahren | 145 | |
| Anhang C Erläuterung zum **-Modulator | 150 | |
| Anhang D Design einstufiger Operationsverstärker | 156 | |
| Anhang E Zweistufige Operationsverstärker und ihre Kompensationsmethoden | 159 | |
| Anhang F Übertragungsfunktion eines SC-Integrators mit korrelierten Doppelabtasten und kapazitiven Rücksetze | 165 | |
| Anhang G Offsetkompensierter SC-Komparator | 169 | |
| Anhang H Übertragungsfunktion eines SC-Verstärkers mit korrelierten Doppelabtasten und kapazitiven Rücksetzen | 173 | |
| Literaturverzeichnis | 177 |