Tez No	İndirme	Tez Künye	Durumu
415558		5th order sigma delta MEMS accelerometer system with enhanced linearity / Doğrusallığı geliştirilmiş 5. derece sigma delta MEMS ivmeölçer sistemi Yazar:ULAŞ AYKUTLU Danışman: PROF. DR. TAYFUN AKIN Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı Konu:Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering Dizin:	Onaylandı Yüksek Lisans İngilizce 2015 101 s.
Bu tez değişken açıklığa sahip sığasal MEMS ivmeölçer sensörü içeren doğrusallığı geliştirilmiş 5. derece sigma delta MEMS ivmeölçer okuma devresini anlatmaktadır. Değişken açıklığa sahip sığasal MEMS ivmeölçerler yüksek duyarlılık, güvenilirlik ve darbelere karşı dayanıklı olması itibariyle seyrüsefer uygulamalar için uygun olmasına rağmen, bu tip mekanik sensörler doğrusal olmayan girdi çıktı ilişkisine sahip olması nedeniyle kapalı döngü içerisinde çalıştırılsalar dahi düşük döngü kazancından ötürü performans kaybına uğrarlar. Bu sebeple bu araştırmanın amacı daha önce ODTÜ-MEMS Merkezinde tasarlanan sigma delta arayüz devresine orantılı-entegral kontrolcüsü ekleyerek ivmeölçerin doğrusallık performansını iyileştirmek ve mekanik sensörden kaynaklanan doğrusallık kaybını ortadan kaldırmaktır. Bu amaçla ilk olarak değişken açıklığa sahip sığasal ivmeölçerin doğrusallık özelliği çalışılmıştır. Sonrasında orantılı-entegral kontrolcüsü içeren ivmeölçer sistemindeki doğrusallık performansının iyileştiğini göstermek için MATLAB-Simulink simulasyonları yapılmıştır. Çeşitli ivmeölçerlerin okuma devresiyle birleştirilmesine olanak sağlayan orantılı-entegral kontrolcüsü, XFab 0.35 µm CMOS teknolojisi ile düşük gürültü, düşük offset kararsızlığı ve yüksek doğrusallık sağlayacak şekilde tasarlanmış ve ürettirilmiştir. Geliştirilen yeni okuma devresi ODTÜ-MEMS Merkezinde üretilen ivmeölçer ile 16 bacaklı metal paket içinde performans testleri yapılmak üzere birleştirilmiştir.
This thesis reports the linearity enhanced 5th order sigma delta MEMS accelerometer readout circuit utilizing varying gap type capacitive MEMS accelerometer sensor. While varying gap type capacitive MEMS accelerometers provide high sensitivity, high reliability and high shock tolerance suitable for navigation grade applications, these types of mechanical sensors suffer from the non-linear input to output relation even in the closed loop operation due to the limited loop gain. Thus, this research aims to improve the linearity performance and eliminate the non-linear behavior of mechanical sensor by employing PI controller in the sigma delta interface circuit designed previously in METU-MEMS Center. In order to achieve this goal, firstly the non-linear behavior of the capacitive MEMS accelerometer is examined. Then, MATLAB-Simulink simulations are performed to demonstrate the enhancement in the linearity performance of the accelerometer system taking advantage of PI controller in the loop. Programmable PI controller which enables integration of various MEMS accelerometer with the readout circuit is implemented carefully using XFab 0.35µm CMOS process to guarantee low noise and bias instability while providing enhanced linearity performance. Designed readout is integrated with the MEMS accelerometer which is fabricated at METU-MEMS Center in a 16-pin metal package to perform system level performance tests.