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

Resumen

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.

Fecha de lectura	9 nov 2017
Idioma original	Inglés
Supervisor	Nuria Barniol Beumala (Director/a) & Jerome Juillard (Director/a)