Linearisiertes MEMS-System und Ansteuerungsregime

Die Erfindung betrifft die Linearisierung des Zusammenhangs zwischen dem Ansteuerungssignal und dem Auslenkungsverhalten in MEMS-Systemen, insbesondere elektrostatisch, piezoelektrisch oder magnetisch angetriebenen Vorrichtungen. Kernidee ist das Design einer elastischen Elektrode mit einem geeigneten Arbeitspunkt sowie die Vorverzerrung des Ansteuerungssignals, um Nichtlinearitäten wie Spannungsversteifung, Coulomb-Nonlinearität und quadratische Abhängigkeiten der Kraft von der Spannung zu reduzieren. Das Ergebnis ist eine überwiegend lineare Systemantwort über einen breiten Arbeitsbereich. Anwendungsfelder umfassen MEMS-Lautsprecher, Mikrospiegel, Inertialsysteme, Positioniersysteme, Greifer sowie weitere MEMS-Aktoren. Vorteile sind erhöhte Linearität, geringere Verzerrung, verbesserte Auflösung bzw. Empfindlichkeit sowie größere Einsatzflexibilität.

The present invention relates to the linearization of the relationship between the drive signal and the displacement in MEMS systems, particularly electrostatically, piezoelectrically, or magnetically driven devices. The core idea is to design an elastic electrode at an appropriate operating point and to pre-distort the drive signal to reduce nonlinearities such as voltage stiffening, Coulomb nonlinearity, and the quadratic dependence of the electrostatic force on the applied voltage, resulting in a largely linear system response over a broad operating range. Applications include MEMS loudspeakers, micro-mirror devices, inertial systems, positioning systems, grippers, and other MEMS actuators. Advantages include higher linearity, lower distortion, improved resolution/sensitivity, and greater applicability.