Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines kapazitiven MEMS-Sensors.

Die Erfindung betrifft weiter einen kapazitiven MEMS-Sensor.

Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige kapazitive MEMS-Senso- ren anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf einen MEMS-Sensor in Form eines Gyroskops erläutert.

Stand der Technik

Bei Gyroskopen wird eine beweglich angeordnete Masse - seismische Masse - durch eine entsprechende Steuerschaltung eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises, kurz ASIC, zu Schwingungen angeregt, und zwar bevorzugt zu Schwingungen mit der Resonanzfrequenz des jeweiligen Sensorelements. Mittels Elektroden, eine auf der seismischen Masse, eine stationär, die zusammen eine Ka pazität bilden, wird elektrostatische Energie auf die seismische Masse übertragen. Die Elektroden werden dabei mit einer variablen Spannung beaufschlagt. Hierzu kann beispielsweise eine getaktete Spannung verwendet werden, die der Resonanzfre quenz der schwingenden seismischen Masse entspricht.

Das Spannungssignal wird beispielsweise durch einen Hochspannungsregelkreis be reitgestellt, um die Ladungssensitivität zu erhöhen und ein reduziertes Rauschen bei niedrigem Strom zu ermöglichen. Die Größe der Spannung ist dabei üblicherweise höher als diejenige, die durch einen Netzbetreiber bereitgestellt wird, sodass hier ent sprechende Ladungspumpen zum Einsatz kommen.

Ein derartiger Hochspannungsregelkreis ist beispielsweise aus der US 9,006,832 B2 bekannt geworden. In der US 9,006,832 B2 ist ein Hochspannungs-MEMS-System, das mit der Niederspannungs-Halbleiter-Prozesstechnik kompatibel ist, gezeigt, wel ches eine MEMS-Vorrichtung umfasst, die mit einem Hochspannungs-Biasgenerator gekoppelt ist, der eine erweiterte Spannungsisolation verwendet, die in einem Halb leiter-Substrat angeordnet ist. Das System verzichtet auf den Einsatz von Hochspan nungstransistoren, so dass spezielle Hochspannungs-Verarbeitungsschritte entfallen und somit Prozesskosten und Komplexität reduziert werden. Die Prüfmöglichkeit des MEMS wird durch eine Selbsttestschaltung ermöglicht, die eine Modulation der Vor spannung und des Stroms ermöglicht, so dass externe Hochspannungsverbindungen und damit verbundene elektrostatische Entladungsschutzschaltungen entfallen kön nen.

Offenbarung der Erfindung

In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines ka pazitiven MEMS-Sensors bereit, umfassend die Schritte

- Bereitstellen eines definierten elektrischen Potentials auf einer auslenkbar angeordneten seismischen Masse des MEMS-Sensors,

- Kapazitives Anregen einer Schwingungsbewegung der seismischen Masse mit Hilfe einer getakteten elektrischen Steuerspannung,

- Kompensieren von durch die getaktete elektrische Steuerspannung beding ten Schwankungen des bereitgestellten elektrischen Potentials auf der seis mischen Masse durch gezieltes Laden und/oder Entladen eines an die seis mische Masse angeschlossenen elektrischen Speicherelements entspre chend dem Takt der getakteten elektrischen Steuerspannung.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung einen kapazitiven MEMS-Sen- sor bereit, umfassend

- eine auslenkbar angeordnete seismische Masse,

- eine Schaltungseinrichtung zur Bereitstellung eines definierten elektrischen Potentials auf der seismischen Masse,

- eine Anregungseinrichtung zur kapazitiven Anregung der seismischen Masse zu einer Schwingungsbewegung, - eine Treibereinrichtung zur Bereitstellung einer getakteten elektrischen Steuerspannung, zum kapazitiven Anregen einer Schwingungsbewegung der seismischen Masse mittels der Anregungseinrichtung, und

- eine Kompensationseinrichtung mit einem elektrischen Speicherelement, die mit der seismischen Masse verbunden ist, und die ausgebildet ist, durch gezieltes Laden und/oder Entladen des elektrischen Speicherelements ent sprechend dem Takt der getakteten elektrischen Steuerspannung die durch die Steuerspannung hervorgerufenen Schwankungen des elektrischen Po tentials auf der seismischen Masse zu kompensieren.

Unter dem Schritt„Kapazitives Anregen einer Schwingungsbewegung der seismi schen Masse“ ist insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschrei bung eine Initiierung, Anregung, Antrieb oder dergleichen einer seismischen Masse zu verstehen, sodass diese eine Schwingungsbewegung durchführt. Hierbei wirken insbesondere eine oder mehrere Elektroden, welche nicht auf der seismischen Masse angeordnet sind, mit einer oder mehreren auf der seismischen Masse angeordneten Elektroden zusammen. Insbesondere kann hierbei die seismische Masse selbst als Elektrode ausgebildet sein. Durch das Zusammenwirken der Elektroden, einerseits auf der seismischen Masse, andererseits nicht auf der seismischen Masse angeord net, werden eine oder mehrere Kapazitäten gebildet. Der Begriff„Kapazitives Anre gen“ ist somit insbesondere derart zu verstehen, dass durch eine Veränderung der einen oder mehreren Kapazitäten mittels einer elektrischen Spannung an einer Elekt rode eine Schwingungsbewegung der seismischen Masse erfolgt oder zumindest ini tiiert wird.

Unter dem Begriff„Schwankung“ in Bezug auf das elektrische Potential ist vorzugs weise in den Ansprüchen, insbesondere in der Beschreibung jedwede zeitliche Än derung der Größe des elektrischen Potentials zu verstehen. Insbesondere ist als Schwankung eine Verminderung oder Erhöhung des elektrischen Potentials auf der seismischen Masse zu verstehen. Hierbei ist die Schwankung insbesondere nicht ausschließlich als Abweichung von einem vorgegebenen Mittelwert zu verstehen. Der Begriff„Schwankung“ ist somit im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich vor zugsweise in den Ansprüchen, insbesondere in der Beschreibung auf jedwede Ände rung, Abweichung, Variation oder dergleichen. Unter dem Begriff„Überwachung“ in Bezug auf die Schwingungsbewegung der seis mischen Masse ist im weitesten Sinne zu verstehen und dieser bezieht sich, insbe sondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung, auf eine zumindest teilweise kontinuierliche Detektion, Ermittlung, Sensierung oder dergleichen von die Schwingungsbewegung beschreibenden oder kennzeichnenden Größen, beispiels weise von Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder anderen zeitlich abgelei teten Größen der Bewegung der seismischen Masse. Weiter ist der Begriff„Überwa chung“ ebenfalls in Bezug auf die Schwingungsbewegung insbesondere in den An sprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung so zu verstehen, dass eine Ausführung einer Aktion oder dergleichen erfolgt, falls eine vorgebbare oder vorgegebene Ände rung detektiert oder ermittelt wird beziehungsweise auftritt.

Unter dem Begriff„Regeln“ in Bezug auf Phase oder Amplitude der Schwingungsbe wegung ist insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung eine zumindest zeitweise, insbesondere kontinuierliche Anpassung von Phase und/oder Amplitude zur Bereitstellung und/oder Aufrechterhaltung einer gewünschten, definier ten oder vorgegebenen Schwingungsbewegung der seismischen Masse zu verste hen.

Unter dem Begriff „koppeln“ eines Signals in Bezug auf die Phase der elektrischen Steuerspannung ist insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschrei bung ein zu oder mit der Phase der elektrischen Steuerspannung korrespondierendes erzeugtes Signal zu verstehen. Unter dem Begriff„koppeln“ in Bezug auf die Phase der elektrischen Steuerspannung ist insbesondere keine Phasenkopplung durch ei nen Phasenkoppler zu verstehen.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf direkte Weise das Potential auf der seismischen Masse mittels einer entsprechenden getakteten Spannung konstant gehalten werden kann. Dies verringert die Anforderungen an den Hochspannungsre gelkreis bezüglich Bandbreite, verringert den Bauraum des kapazitiven MEMS-Sen- sors insgesamt und vermindert den Stromverbrauch. Die auslenkbar angeordnete seismische Masse kann insbesondere federnd gelagert sein.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Schwingungsbewegung der seis mischen Masse überwacht und die getaktete elektrische Steuerspannung derart an gepasst, um eine definierte Schwingungsbewegung der seismischen Masse aufrecht zuhalten. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine einfache und schnell auf Änderun gen reagierende Regelung der Schwingungsbewegung der seismischen Masse.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden eine Phase und/oder Amplitude der Schwingungsbewegung der seismischen Masse erfasst und es werden Phase und/oder Amplitude der getakteten elektrischen Steuerspannung zur Bereit stellung einer definierten Schwingungsbewegung der seismischen Masse geregelt. Damit kann auf besonders einfache und zuverlässige Weise eine Regelung der Schwingungsbewegung der seismischen Masse erfolgen.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung wird ein mit einer Phase der getak teten elektrischen Steuerspannung gekoppeltes Steuersignal erzeugt, durch welches das gezielte Laden und/oder Entladen des elektrischen Speicherelements initiiert wird. Damit kann auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Weise ein entsprechend dem Takt gezieltes Laden und/oder Entladen bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die zu kompensierende La dung auf der seismischen Masse bestimmt als Produkt aus Amplitude der Schwin gungsbewegung der seismischen Masse, Größe der getakteten elektrischen Steuer spannung und einer Betätigungsempfindlichkeit der Kapazität in Abhängigkeit der Auslenkung und der Ladestrom für das elektrische Speicherelement als Produkt aus doppelter Resonanzfrequenz eines Oszillators der seismischen Masse und der zu kompensierenden Ladung. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine einfache Bestim mung der zu kompensierenden Ladung und des Ladestroms des Speicherelements.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors umfasst die Schal tungseinrichtung mindestens eine Ladungspumpe, die mit der seismischen Masse verbunden ist. Damit kann auf zuverlässige Weise eine Ladung und damit ein defi niertes elektrisches Potential auf der seismischen Masse bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors ist die Schal tungseinrichtung ausgebildet, das elektrische Potential auf der seismischen Masse zu überwachen und entsprechend einer vorgegebenen Referenzspannung zu regeln. Damit lässt sich auf einfache Weise das elektrische Potential auf der seismischen Masse bestimmen und gegebenenfalls anpassen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors umfasst die Treibereinrichtung zur Bereitstellung der getakteten elektrischen Steuerspannung eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Schwingungsbewegung der seis mischen Masse, insbesondere eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln von Ände rungen einer Amplitude und/oder einer Phase der Schwingungsbewegung der seis mischen Masse. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine zuverlässige Anpassung der getakteten elektrischen Steuerspannung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors umfasst die Treibereinrichtung zumindest einen Amplitudenregler und/oder einen Phasenregler zur Regelung von Amplitude und/der Phase der getakteten elektrischen Steuerspan nung zur Aufrechterhaltung einer definierten Schwingungsbewegung der seismi schen Masse. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine flexible Anpassung der ge takteten elektrischen Steuerspannung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors ist die Trei bereinrichtung mit der Kompensationseinrichtung verbunden und diese ist ausgebil det, entsprechend dem Takt der elektrischen Steuerspannung ein Steuersignal an die Kompensationseinrichtung zu übermitteln, wobei die Kompensationseinrichtung aus gebildet ist, das gezielte Laden und/oder Entladen des Speicherelements entspre chend dem Steuersignal vorzunehmen. Vorteil hiervon ist ein schnelles, zuverlässi ges und einfaches Kompensieren von Schwankungen des Potentials auf der seismi schen Masse.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors umfasst die Kompensationseinrichtung mindestens eine Stromquelle zum Aufladen des elektri schen Speicherelements und mindestens einen Schalter zum Entladen des elektri schen Speicherelements, und wobei der mindestens eine Schalter über das Steuer signal der Treibereinrichtung betätigbar ist. Vorteil hiervon ist eine einfache Imple mentierung einer Kompensationseinrichtung. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors ist das elekt rische Speicherelement in Form eines passiven elektrischen Speicherelements, ins besondere eines Kondensators, ausgebildet. Vorteil hiervon ist eine besonders kos tengünstige und einfache Speicherung von elektrischer Energie möglich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors umfasst die zumindest eine Stromquelle einen Digital-Analog-Wandler mit Stromausgang, der ausgebildet ist, eine Mehrzahl von auswählbaren Stromerzeugern bereitzustellen. Vorteil hiervon ist ein zuverlässiges und schnelles Laden des Speicherelements bei gleichzeitig kostengünstigem Aufbau.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der MEMS-Sensor in Form ei nes Gyroskops ausgebildet. Vorteil hiervon ist, dass ein besonders zuverlässig be treibbares und kostengünstiges Gyroskop zur Verfügung gestellt wird.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen, aus den Zeichnungen, und aus der dazugehörigen Figurenbeschrei bung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläu ternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Dabei zeigt

Figur 1 einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung;

Figur 2 verschiedene Formen von Spannungssignalen an unterschiedlichen

Stellen in einem MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vor liegenden Erfindung; und

Figur 3 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegen den Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Figur 1 sind die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Komponenten eines MEMS-Sensors 1 schematisch dargestellt. Der MEMS Sensor 1 umfasst eine aus lenkbare angeordnete, hier federnd gelagerte seismische Masse 5a, die in mindes tens einer ersten Raumrichtung zu einer Schwingungsbewegung anregbar ist und deren Auslenkungen in mindestens einer zweiten Raumrichtung kapazitiv erfassbar sind. Erste und zweite Raumrichtung können hierbei auch identisch sein. Des Weite ren umfasst der MEMS-Sensor 1 eine Schaltungseinrichtung 4 zur Bereitstellung ei nes definierten elektrischen Potentials auf der seismischen Masse 5a, eine Anre gungseinrichtung, umfassend Treiberelektroden 20a, 21 a zur kapazitiven Anregung der seismischen Masse 5a, die mit Gegenelektroden 20b, 21 b auf der seismischen Masse 5a zu einer Schwingungsbewegung mit Hilfe einer getakteten elektrischen Steuerspannung 10, 1 1 Zusammenwirken, eine Treibereinrichtung 2 zur Bereitstel lung der getakteten elektrischen Steuerspannung 10, 11 und eine Kompensations einrichtung 3 mit einem elektrischen Speicherelement 3a. Die Kompensationseinrich tung 3 ist mit der seismischen Masse 5a verbunden und so ausgebildet, dass diese durch gezieltes Laden und/oder Entladen des Speicherelements 3a entsprechend dem Takt der getakteten elektrischen Steuerspannung 10, 11 die durch die Steuer spannung 10, 1 1 hervorgerufenen Schwankungen des elektrischen Potentials auf der seismischen Masse 5a kompensiert werden

Die Treibereinrichtung 2 umfasst dabei einen Messkreis mit einem Strom/Spannung- Wandler 2a, und weitere elektrische Bauelemente 2b, 2c. Die Treibereinrichtung 2 ist einerseits mit den Treiberelektroden 20a, 21a verbunden, welche mit den entspre chenden Gegenelektroden 20b, 21 b auf der seismischen Masse 5a entsprechende Kapazitäten bilden. Diese dienen dazu, mittels einer entsprechenden Spannung die seismische Masse 5a zu einer insbesondere resonanten Schwingung anzuregen. Weiter ist die Treibereinrichtung 2 mit Messelektroden 22a, 23a verbunden, die zu sammen mit entsprechenden Messgegenelektroden 22b, 23b auf der seismischen Masse 5a jeweils wieder Kapazitäten bilden und die dazu dienen, eine Position be ziehungsweise eine Auslenkung der seismischen Masse 5a des MEMS-Elements 5 zu messen oder zu erfassen. Diese Positions- oder Auslenkungsinformation wird von einer Phasensteuereinrichtung 12 und einer Amplitudensteuereinrichtung 14 genutzt, um eine geeignete getaktete Steuerspannung 10, 1 1 zu erzeugen, mit der eine defi nierte Schwingungsbewegung der seismischen Masse 5a erzeugt beziehungsweise aufrechterhalten werden kann. Hierbei ist die Amplitudensteuereinrichtung 14 ausge bildet, eine veränderbare Spannung bereitzustellen zur Anpassung der Amplitude der Schwingung der seismischen Masse 5a.

Die Phasensteuereinrichtung 12 dient dazu, die Schwingungsbewegung in einem vor gegebenen Takt zu halten. Mit Hilfe der Amplitudensteuereinrichtung 14 und der Pha sensteuereinrichtung 12 wird ein getaktetes rechteckförmiges Steuerspannungssig nal 10, 1 1 erzeugt, das an die Elektroden 20a, 21 a angelegt wird. Darüber hinaus stellt die Phasensteuereinrichtung 12 ein Signal, insbesondere ein Pulssignal 12a, bereit, welches der Kompensationseinrichtung 3 übermittelt wird.

Die Kompensationseinrichtung 3 weist einen Kondensator 3a auf, der mit einem Di gital-Analog-Wandler 3b mit Stromausgang verbunden ist. Der Digital-Analog-Wand ler 3b weist insbesondere eine Schnittstelle zur Auswahl von Stromerzeugern zum Laden des Kondensators 3a auf. Der von dem als Stromquelle fungierenden Digital- Analog-Wandler 3b gelieferte Strom, im Folgenden mit l_DAC bezeichnet, wird vor teilhafterweise an verschiedene Parameter des durch die seismische Masse 5a und deren Anregung gebildeten Oszillators angepasst, beispielsweise an eine Zielgleich gewichtsamplitudenbewegung, Resonanzfrequenz, Anregungssensitivität, einen Gü tefaktor oder dergleichen. Darüber hinaus ist ein Schalter 3c angeordnet, mit dem ein Entladen des Kondensators 3a ermöglicht wird. Der Schalter 3c wird dabei durch das Pulssignal 12a der Phasensteuereinrichtung 12 derart gesteuert, dass der Konden sator 3a synchron zu der getakteten - hier rechteckförmigen - Steuerspannung für die Treiberelektroden 20a, 21 a entladen wird.

Die Schaltungseinrichtung 4 ist hier als geschlossener Regelkreis ausgebildet und umfasst eine Ladungspumpe 4a, welche eingangsseitig mit einem Fehler-Verstärker 4c verbunden ist. Dieser geschlossene Regelkreis 4 ist so ausgebildet, dass auf der seismischen Masse 5a ein definiertes elektrisches Potential bereitgestellt wird, das durch eine Referenzspannung Vref vorgegeben wird. Wie bereits oben erwähnt wir ken dabei die Gegenelektroden 20b, 21 b auf der seismischen Masse 5a mit den Trei berelektroden 20a, 21a und die Messgegenelektroden 22b, 23b auf der seismischen Masse 5a mit den Messelektroden 22a, 23a zusammen. Der Fehlerverstärker 4c er zeugt ein Steuersignal für die Ladungspumpe 4a, die eine Hochspannung auf der seismischen Masse 5a des MEMS-Elements 5 bereitstellt und die über einen Span nungsteiler 4b und den Fehlerverstärker 4c eine entsprechende Rückmeldung erhält. Die Schaltungseinrichtung 4 kann in einer weiteren Ausführungsform als offenes Sys tem mit lediglich einer Ladungspumpe 4a ausgebildet sein.

Treibereinrichtung 2, Kompensationseinrichtung 3 und geschlossener Regelkreis 4 arbeiten nun derart zusammen, dass die Ladung auf dem Kondensator 3a Qcg durch die Kompensationseinrichtung 3 während eines Taktes der Steuerspannung gleich der Ladung Qdrive ist, die benötigt wird, um das Potential auf der seismischen Masse 5a konstant zu halten, wenn die Treiberelektroden 20a, 21 a durch die Treibereinrich tung 2 entsprechend getaktet mit elektrischer Spannung Vdrive beaufschlagt werden. Der durch den Digital-Analog-Wandler 3b bereitgestellte Strom l_DAC zur Ladung des Kondensators 3a kann dazu entsprechend angepasst werden:

Qcg = l_DAC/(fdr ^* 2) = Qdrive = xdr ^* Vdrive ^* S_a Hierbei entspricht l_DAC = Stromstärke des Digital-Analog-Wandlers in [A],

fdr = MEMS-Resonanzfrequenz des durch die seismische Masse gebildeten Oszilla tors in [Hz],

S_a = Betätigungsempfindlichkeit Kapazität/Auslenkung in [F/m],

xdr = Amplitude der Bewegung der seismischen Masse in [m], und

Vdrive =Treibersteuerspannung in [V]

Durch Schließen des Schalters 3c im Takt der elektrischen Steuerspannung 10, 11 wird der Kondensator 3a entladen. Dabei fließt jeweils so viel Ladung von der seis mischen Masse 5a ab, wie durch einen Anregungspuls der getakteten Steuerspan nung kurzfristig zusätzlich auf die seismische Masse 5a aufgebracht wird. Bei geöff netem Schalter 3c, also zwischen zwei Pulssignalen 12a, wird der Kondensator 3a jeweils wieder aufgeladen, und zwar mit der durch einen Steuerpuls der elektrischen Steuerspannung 10, 11 zu erwartenden Ladung Qdrive. Dadurch können Änderun gen des elektrischen Potentials auf der seismischen Masse 5a, die durch Steuerpulse der elektrischen Steuerspannung 10, 11 bedingt sind, kompensiert werden, und zwar unabhängig vom geschlossenen Regelkreis 4. Diese Potentialschwankungen sind dann besonders stark, wenn die Steuerpulse der elektrischen Steuerspannung 10, 11 bei maximaler Auslenkung der seismischen Masse 5a erfolgen. In jedem Fall zeigt das elektrische Potential auf der seismischen Masse 5a bedingt durch einen Steuer puls der elektrischen Steuerspannung 10, 11 lediglich eine kurze Störung und geht dann zurück auf das Zielpotential.

Das Verhalten der entsprechenden Spannungen ist in der nachfolgenden Figur 2 ge zeigt.

Figur 2 zeigt verschiedene Formen von Spannungssignalen an unterschiedlichen Stellen in einem MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung.

In Figur 2 sind verschiedene Signalverläufe dargestellt als Spannungen 101 über die Zeit 100, wobei die Darstellung auch die zeitliche Beziehung zwischen diesen Signal- Verläufen veranschaulicht. Im oberen Bereich ist der zeitliche Verlauf des Spannungs signals 10 für die T reiberelektrode 20a gezeigt, darunter folgt der zeitliche Verlauf des Spannungssignals 1 1 für die Treiberelektrode 21 a. Wiederum darunter ist der zeitli che Verlauf des Steuersignals 12a der Phasensteuereinrichtung 12 gezeigt. Unter halb des Verlaufs des Steuerungssignals 12a ist Verlauf der Ladespannung 13 des Kondensators 3a dargestellt und wiederum darunter ist der zeitliche Verlauf des Po tentials auf der auslenkbaren seismischen Masse 5a gezeigt. Die Spannungssignale 10, 1 1 weisen dabei rechteckförmigen Verlauf auf, wobei diese jeweils zueinander entgegengesetzt sind, d. h. das Spannungssignal 10 ist um 180° phasenverschoben zu dem Spannungssignal 1 1. Die Frequenz der rechteckförmigen Spannungssignale 10, 1 1 entspricht dabei der Resonanzfrequenz der seismischen Masse 5a.

Das Steuersignal 12a besteht aus kurzzeitigen Einzelpulsen bestimmter Größe, die zu jedem Flankenwechsel der rechteckförmigen Spannungssignale 10, 1 1 korrespon dieren. Der Kondensator 3a wird bei jedem Einzelpuls des Steuersignals 12a entla den und zwischen diesen Einzelpulsen wieder aufgeladen. Dementsprechend steigt die Spannung 13 am Kondensator 3a der Kompensationseinrichtung 3 jeweils zwi schen den Einzelpulsen des Steuersignals 12a an, um bei jedem Einzelpuls wieder auf null abzufallen; insgesamt ist der Verlauf der Spannung 13 sägezahnförmig. Das Potential auf der seismischen Masse 5a weist eine definierte Größe auf, steigt aber bei jedem Flankenwechsel der Steuersignale 10 und 1 1„peakförmig“ an. Mittels der Kompensationseinrichtung 3 fällt das Potential auf der seismischen Masse 5a sofort wieder auf seine frühere Größe ab, was hier mit den durchgezogenen Linien darge stellt ist. Die gestrichelten Linien zeigen das Verhalten des Potentials auf der seismi schen Masse 5a, wenn die Kompensationseinrichtung 3 abgeschaltet ist. In diesem Fall sinkt das Potential auf der seismischen Masse 5a erst nach einer gewissen Zeit spanne im Wesentlichen exponentiell ab, die durch die Bandbreite des geschlosse nen Regelkreises 4 beschränkt ist.

Figur 3 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegen den Erfindung.

In Figur 3 ist ein Verfahren zum Betreiben eines kapazitiven MEMS-Sensors gezeigt. Das Verfahren umfasst hierbei die folgenden Schritte. In einem ersten Schritt S1 erfolgt ein Bereitstellen eines definierten elektrischen Po tentials auf einer auslenkbar angeordneten seismischen Masse des MEMS-Sensors.

In einem zweiten Schritt S2 erfolgt ein Kapazitives Anregen einer Schwingungsbewe gung der seismischen Masse mit Hilfe einer getakteten elektrischen Steuerspannung,

In einem weiteren Schritt S3 erfolgt ein Kompensieren von durch die getaktete elekt rische Steuerspannung bedingten Schwankungen des bereitgestellten elektrischen Potentials auf der seismischen Masse durch gezieltes Laden und/oder Entladen eines an die seismische Masse angeschlossenen elektrischen Speicherelements entspre chend dem Takt der getakteten elektrischen Steuerspannung.

Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zu mindest einen der folgenden Vorteile auf:

• Hochspannungsregelkreis muss keinen sofortigen Ladungsausgleich über seine Ladungspumpe vornehmen.

• Niedriger Stromverbrauch des Hochspannungsregelkreises.

• Niedrigere erforderliche Bandbreiten des Hochspannungsregelkreises.

• Einfache Herstellung.

• Kompakterer Bauraum.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele be schrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modi fizierbar.