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Diseño de moduladores Delta-Sigma en tecnología CMOS-VLSI. Aplicación al desarrollo de circuitos de interfaz para sensores capacitivos

机译:CMOS-VLSI技术中的Delta-Sigma调制器设计。在电容传感器接口电路开发中的应用

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摘要

[spa] La tecnología microelectrónica esta entrando a formar parte de la vida cotidiana. Así, además del ordenador PC, tanto en los vehículos, como en las viviendas es difícil encontrar equipos o subsistemas eléctricos que no incluyan algún tipo de circuito integrado para su control. Aspectos como la automatización de viviendas y edificios se empieza a considerar una cuestión clave para la industria informática. Los cuales se basan en buses de campo. Estos precisan de sensores que le informen del estado de la vivienda, industria, vehículo... que se desea controlar, y actuadores que permitan modificar dicho estado. Sin embargo, los sensores y actuadores son, en general, sistemas analógicos, con salidas difícilmente estandarizables si no se les incluye una electrónica que acondicione la señal, la convierta en digital, y la adapte a dicho estándar. La respuesta a esta necesidad la han dado los microsistemas, que permiten incluir en una oblea de silicio sensores, actuadores y la electrónica de control necesaria dando lugar a los llamados sensores y actuadores inteligentes. Sin embargo, la fabricación de estos microsistemas suele precisar de procesos tecnológicos complejos y costosos, que requieren de etapas que normalmente no se realizan en los procesos CMOS estándar. Esto puede implicar la necesidad de realizar el sensor/actuador en una oblea distinta de la del circuito, por problemas de compatibilidad entre procesos. Esta tesis también se enmarca dentro de este campo, y busca el diseño de un circuito de interfaz para sensores capacitivos micromecanizados en silicio. Teniendo en cuenta la posible utilización posterior, se ha impuesto que el diseño debe ser compatible con una tecnología CMOS de bajo coste. Esto lleva a realizar el diseño en tecnologías concebidas inicialmente para la implementación de circuitos digitales. La salida del interfaz debe ser digital, para poder ser conectado fácilmente a un bus digital. Por este motivo, se ha realizado un estudio de las posibles metodologías de conversión. Por último, se ha buscado un diseño siguiendo una metodología Top-Down, acorde con las utilizadas en las tecnologías digitales. Esto simplifica el proceso de diseño cuando se hacen sistemas mixtos, ya que se pueden realizar los diferentes pasos en paralelo. A la hora de escribir esta tesis también se ha seguido este esquema, organizando los capítulos en el mismo orden. Medida de Microsensores Capacitivos: Describe el problema de la medida, haciendo hincapié en los problemas que se pueden encontrar con un microsensor capacitivo. También realiza el estudio de un microsensor concreto, un acelerómetro xyz para el automovil. Diseño Funcional: En este capítulo se estudian las posibles opciones para el diseño de la interfaz. Y posteriormente se analiza la estabilidad del sistema sensor-interfaz. Diseño Estructural: A partir de las decisiones tomadas en el diseño funcional, se baja al nivel de bloques y se estudia que componentes y dispositivos son más adecuados para el diseño a partir de la modelización y simulaciones realizadas. Diseño Físico: Se explica todo el proceso seguido para el diseño de las máscaras de la interfaz. Para ello se presenta una explicación más detallada de aquellos dispositivos que por sus características son más dependientes de las condiciones de las máscaras. Test: Este último capítulo presenta la metodología seguida para la caracterización de los circuitos, así como los resultados obtenidos
机译:[eng]微电子技术正在成为日常生活的一部分。因此,除了PC计算机之外,在车辆和家庭中,都很难找到不包括用于控制它们的某种类型的集成电路的电气设备或子系统。家庭和楼宇自动化等方面已开始被视为计算机行业的关键问题。它们基于现场总线。这些需要传感器来通知您要控制的房屋,工业,车辆...的状态,以及允许您修改该状态的执行器。然而,传感器和致动器通常是模拟系统,如果它们不包括调节信号,将其转换为数字并且使其适应所述标准的电子设备,则难以标准化输出。微型系统已经给出了对此需求的答案,该系统允许将传感器,执行器和必要的控制电子设备包含在硅晶片中,从而产生了所谓的智能传感器和执行器。但是,这些微系统的制造通常需要复杂且昂贵的工艺过程,这需要通常在标准CMOS工艺中不执行的步骤。由于工艺之间的兼容性问题,这可能意味着需要在与电路中的晶片不同的晶片中制造传感器/执行器。本论文也是该领域的一部分,并寻求用于硅微机械电容传感器的接口电路的设计。考虑到可能的后续使用,已提出该设计必须与低成本CMOS技术兼容。这导致了最初为实现数字电路而设想的技术的设计。接口输出必须是数字的,以便轻松连接到数字总线。因此,已经进行了可能的转换方法的研究。最后,根据数字技术中使用的方法,按照自上而下的方法进行设计。由于可以并行执行不同的步骤,因此简化了制作混合系统时的设计过程。在撰写本文时,也采用了这种方案,以相同的顺序组织各章。电容式微传感器的测量:描述测量问题,重点介绍电容式微传感器可能遇到的问题。它还对特定的微型传感器(用于汽车的xyz加速度计)进行了研究。功能设计:本章研究接口设计的可能选项。然后分析了传感器接口系统的稳定性。结构设计:根据功能设计中的决策,将其降低到模块级,并根据建模和仿真研究哪些组件和设备更适合设计。物理设计:解释了界面掩模设计的整个过程。为此,将对这些设备进行更详细的说明,这些设备由于其特性而更多地取决于掩模的条件。测试:最后一章介绍了用于表征电路的方法以及所获得的结果

著录项

  • 作者

    Gómez Cama José María;

  • 作者单位
  • 年度 2000
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 spa
  • 中图分类

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