Neuer Chip für miniaturisierte Gyroskope
Mit MEMS-Technologie ausgestattete Gyroskope sind ähnlich wie andere integrierte Schaltungen aufgebaut und können entweder analoge oder digitale Ausgangssignale bereitstellen. Jedoch beinhaltet ein MEMS-Gyroskop üblicherweise mehrere integrierte Schaltungen. Im Rahmen von GYROWING (Highly integrated ultra-low-noise gyrometer solution for smart fixed-wing aircraft) vereinten die Forscher alle erforderlichen Komponenten in einer einzigen Baugruppe aus integrierten Schaltkreisen. Anders als der entsprechende Multichip hat ein System-on-Chip (SoC) einige Vorteile zu bieten, etwa eine höhere Leistungsfähigkeit, einen geringeren Stromverbrauch sowie weniger Volumen und Gewicht. Das Projektteam entwickelte eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC) für ein kommerzielles MEMS-Gyroskop. Diese Hochleistungslösung basiert auf einem ultrarauscharmen analogen Frontend mit sämtlichen erforderlichen Peripheriegeräten. Eine der wichtigsten Komponenten in jedem Analog-Wandler-Design ist die Analogspannungsreferenz. Die Einbindung dieses Systems in das SoC leistete Hilfestellung bei der Kompensierung von in dem gesamten Umwandlungsprozess eingeschleppten Fehlern. Die Energieverwaltung kann besonders komplex werden, wenn hochgenaue Trägheitsnavigationssysteme Hochspannungsquellen erforderlich machen. So integrierten die Forscher den Energieverwaltungsschaltkreis in das SoC, womit eine hocheffiziente Leistungsumwandlung vereinfacht wird. Überdies begrenzte man mit der Integration von Rückkopplungskompensationspfaden die Verzerrung (nichtlineare Phänomene) von Hochfrequenzsignalen. Die Reduzierung der Anzahl der Chips führt zu einer viel kostengünstigeren Entwicklung von Flugzeugträgheitsnavigationssystemen unter Einsatz eines SoC. Systeme dieser Art sind dringend erforderliche Teile zur Reduzierung des Luftwiderstands, wobei es sich um ein Schlüsselziel des SFWA-Programms (Smart Fixed Wing Aircraft) handelt.
Schlüsselbegriffe
MEMS-Gyroskope, System-on-Chip, ASIC, anwendungsspezifische integrierte Schaltung, Trägheitsnavigationssysteme
