Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors

Los sensores M/NEMS resonantes, gracias a su pequeño tamaño, a su bajo consumo y a su carácter quasi-digital (siendo generalmente la señal de salida un tono frecuencial), se han convertido en herramientas muy usadas en sistemas embebidos portátiles y de a bordo tales como en telefonía móvil (es deci...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Prache, Pierre
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2017
País:España
Institución:Universitat Autònoma de Barcelona
Repositorio:Dipòsit Digital de Documents de la UAB
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:ddd.uab.cat:188122
Acceso en línea:https://ddd.uab.cat/record/188122
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Metall òxid semiconductors complementaris
Circuits integrats CMOS
Sistemes microelectromecànics
Ressonadors
Oscil·ladors
id ES_2512e7800587d86c4e1cd90c9b2f9d32
oai_identifier_str oai:ddd.uab.cat:188122
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
title Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
spellingShingle Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
Prache, Pierre
Metall òxid semiconductors complementaris
Circuits integrats CMOS
Sistemes microelectromecànics
Ressonadors
Oscil·ladors
title_short Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
title_full Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
title_fullStr Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
title_full_unstemmed Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
title_sort Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensors
dc.creator.none.fl_str_mv Prache, Pierre
author Prache, Pierre
author_facet Prache, Pierre
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica
Juillard, Jérôme
Barniol i Beumala, Núria
dc.subject.none.fl_str_mv Metall òxid semiconductors complementaris
Circuits integrats CMOS
Sistemes microelectromecànics
Ressonadors
Oscil·ladors
topic Metall òxid semiconductors complementaris
Circuits integrats CMOS
Sistemes microelectromecànics
Ressonadors
Oscil·ladors
description Los sensores M/NEMS resonantes, gracias a su pequeño tamaño, a su bajo consumo y a su carácter quasi-digital (siendo generalmente la señal de salida un tono frecuencial), se han convertido en herramientas muy usadas en sistemas embebidos portátiles y de a bordo tales como en telefonía móvil (es decir, en smartphones) o en la industria aeroespacial. Sin embargo, dichos sensores sufren desajustes provenientes de perturbaciones del entono que les rodea y, a pesar de la posibilidad de disminuir tales efectos mediante el uso de diferentes técnicas, en según qué escenarios, es imperativo el uso de arquitecturas diferenciales para remover tales desajustes y así asegurar un correcto y fiable funcionamiento incluso en los entornos más severos en cuanto a perturbaciones. En esta tesis se estudia una novedosa técnica de medida diferencial, que consiste en sincronizar dos resonadores, uno siendo una referencia y el otro actuando como sensor. Ambos resonadores oscilan a la misma frecuencia estando en un mismo lazo realimentado. Cuando se produce un desajuste entre ambos, procedente de la magnitud física a medir, se genera un desfase. Tal desfase permite teóricamente capturar la magnitud física a medir totalmente libre de desajustes procedentes de perturbaciones externas. Además, esta técnica es fácilmente integrable, lo cual la hace un candidato prometedor para su futura integración a gran escala. Después del estudio del marco teórico de la sincronización de resonadores, varias directrices se plantean para el diseño de tal arquitectura, las cuales se usan para realizar la fabricación de un prototipo para probar el concepto. Dicho prototipo se caracteriza experimentalmente y se comprara con los resultados teóricos calculados inicialmente, mostrando muy buen ajuste, con una mejora de la sensibilidad del orden del factor de calidad Q de los resonadores MEMS, y un thermal drift rejection ratio del orden de 200.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2
2017-01-01
2017
2017-01-01
dc.type.none.fl_str_mv Tesi doctoral
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
VoR
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://ddd.uab.cat/record/188122
url https://ddd.uab.cat/record/188122
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Dipòsit Digital de Documents de la UAB
instname:Universitat Autònoma de Barcelona
instname_str Universitat Autònoma de Barcelona
reponame_str Dipòsit Digital de Documents de la UAB
collection Dipòsit Digital de Documents de la UAB
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869404736166297600
spelling Modelling, design and integration of new differential architectures for M/NEMS resonant sensorsPrache, PierreMetall òxid semiconductors complementarisCircuits integrats CMOSSistemes microelectromecànicsRessonadorsOscil·ladorsLos sensores M/NEMS resonantes, gracias a su pequeño tamaño, a su bajo consumo y a su carácter quasi-digital (siendo generalmente la señal de salida un tono frecuencial), se han convertido en herramientas muy usadas en sistemas embebidos portátiles y de a bordo tales como en telefonía móvil (es decir, en smartphones) o en la industria aeroespacial. Sin embargo, dichos sensores sufren desajustes provenientes de perturbaciones del entono que les rodea y, a pesar de la posibilidad de disminuir tales efectos mediante el uso de diferentes técnicas, en según qué escenarios, es imperativo el uso de arquitecturas diferenciales para remover tales desajustes y así asegurar un correcto y fiable funcionamiento incluso en los entornos más severos en cuanto a perturbaciones. En esta tesis se estudia una novedosa técnica de medida diferencial, que consiste en sincronizar dos resonadores, uno siendo una referencia y el otro actuando como sensor. Ambos resonadores oscilan a la misma frecuencia estando en un mismo lazo realimentado. Cuando se produce un desajuste entre ambos, procedente de la magnitud física a medir, se genera un desfase. Tal desfase permite teóricamente capturar la magnitud física a medir totalmente libre de desajustes procedentes de perturbaciones externas. Además, esta técnica es fácilmente integrable, lo cual la hace un candidato prometedor para su futura integración a gran escala. Después del estudio del marco teórico de la sincronización de resonadores, varias directrices se plantean para el diseño de tal arquitectura, las cuales se usan para realizar la fabricación de un prototipo para probar el concepto. Dicho prototipo se caracteriza experimentalmente y se comprara con los resultados teóricos calculados inicialmente, mostrando muy buen ajuste, con una mejora de la sensibilidad del orden del factor de calidad Q de los resonadores MEMS, y un thermal drift rejection ratio del orden de 200.M/NEMS resonant sensors, due to their small size, consumption and quasi-digital output (a frequency most of the time) are useful tools for on-board systems, from smartphones to aeronautic technology. However, they suffer from environmental drifts, and even though the effect of these drifts can be limited by the design, it is sometimes necessary to use differential architectures to properly remove the drifts from the measurements and ensure the output reliability even in harsh environments. In this work, a special technique for differential measurement is studied and implemented, consisting in the synchronization of two resonators, one reference and one sensor. Placed in a single feedback loop, they oscillate at the same frequency and eventual phase shift when the physical quantity to be sensed is applied. This phase shift is a theoretically drift-free way to measure this physical quantity. This technique also benefits from its ease of integration, making it a good candidate for large scale integration. After studying the theoretical framework of the synchronization of two resonators, several design guidelines are found for the architecture, which are used in the fabrication of a proof of concept. The theoretical performances are found as well, and compared to the experimental ones. A very good agreement is found between experiment and theory, with a sensitivity enhancement of the order of the MEMS resonators quality factor, and a thermal drift rejection ratio of the order of 200.Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria ElectrònicaJuillard, JérômeBarniol i Beumala, Núria 22017-01-0120172017-01-01Tesi doctoralhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://ddd.uab.cat/record/188122reponame:Dipòsit Digital de Documents de la UABinstname:Universitat Autònoma de BarcelonaInglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:ddd.uab.cat:1881222026-06-06T12:50:31Z
score 15.300724

Similares en LA Referencia