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INFONA - scienza portale di comunicazione compensato in temperatura IBAR Riferimento oscillatori Questo lavoro presenta una due chip automaticamente oscillatore di micromeccanica di riferimento IBAR compensato in temperatura con una deriva termica di 39ppm oltre 100 C. La compensazione della temperatura è fornita da un sistema di correzione del VP parabolica e fornisce un miglioramento nel corso 10X precedentemente riportato risultati. Sintonizzabile 6 MHz, 10MHz, e risonatori 20MHz sono stati caratterizzati con la sintonizzazione 2000 4500ppm e Q fino a 119000. impedenze dinamiche a partire da 218 sono stati estratti dai dati di misura con V P 18V. L'interfaccia IC per la compensazione della temperatura e oscillazioni consuma solo 1,9 MW. Le misurazioni mostrano anche che la compensazione della temperatura di un risonatore 10MHz con fessure 65 nm è possibile con meno di 5V. Gli identificatori Modifica dimensione carattere È possibile regolare la dimensione del carattere, premendo una combinazione di tasti: Control dimensione font riduci ndash aumento carattere a navigare nella pagina senza un mouse è possibile cambiare gli elementi attivi sulla pagina (pulsanti e collegamenti) premendo una combinazione di tasti: TAB andare al successivo elemento SHIFT TAB passare all'elemento precedente Finanziato dal Centro nazionale per la ricerca e lo sviluppo in concessione n SPI17706510 dalla ricerca scientifica e strategico programma di sviluppo sperimentale: SYNAT - sistema interdisciplinare di Interactive scientifica e scientifico-tecnico titolo dell'applicazione Information. Patent: circuito integrato oscillatori Avere microelettromeccanici risonatori essa con Parassita impedenza di cancellazione del titolo dell'applicazione di brevetto: circuito integrato oscillatori Avere microelettromeccanici risonatori essa con parassitarie di impedenza annullamento Inventori: Farrokh Ayazi Seyed Hossein Miri Agenzia Lavasani: MYERS Bigel Sibley SAJOVEC Assegnatari: origine: RALEIGH, NC US IPC8 Classe: AH03B530FI USPC Classe: data di pubblicazione: numero della domanda di brevetto 12.092.010: 20.100.308,93 mille un oscillatore circuito integrato comprende un risonatore microelettromeccanici (MEM) con terminali di ingresso e di uscita. Un circuito di oscillazione sostegno è fornito. Il circuito di oscillazione di sostegno è accoppiato elettricamente tra i terminali di ingresso e uscita del risonatore microelettromeccanico. Il circuito di oscillazione sostenere comprende un amplificatore di sostegno e un circuito di impedenza negativa accoppiata elettricamente all'amplificatore di sostegno. Il circuito di impedenza negativa è configurato per aumentare la gamma di sintonizzazione dell'oscillatore almeno parzialmente annullato una capacità di shunt parassita associata con il risonatore microelettromeccanico. 1. Un oscillatore, comprendente: un risonatore microelettromeccanico avente un ingresso ed una oscillazione outputan circuito sostegno accoppiato elettricamente all'ingresso e all'uscita di detto risuonatore microelettromeccanico, detta oscillazione circuito di mantenimento comprendente un amplificatore di sostegno e un circuito di impedenza negativa accoppiato elettricamente a detto sostegno amplificatore . 2. Oscillatore secondo la rivendicazione 1, in cui detto circuito di impedenza negativa è configurato per aumentare la gamma di sintonizzazione dell'oscillatore almeno parzialmente annullato una capacità di shunt parassita associata a detto risonatore microelettromeccanica. 3. L'oscillatore secondo la rivendicazione 2, in cui l'amplificatore sostenere comprende un amplificatore di transimpedenza. 4. Oscillatore secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito impedenza negativa comprende un condensatore di carico e un convertitore di impedenza negativo ed in cui l'amplificatore di sostegno comprende un condensatore di sintonizzazione avente un primo terminale collegato elettricamente ad un primo terminale del condensatore di carico. 5. Oscillatore secondo la rivendicazione 4, in cui l'amplificatore di sostegno comprende un amplificatore di transimpedenza avente un ingresso collegato elettricamente ad un secondo terminale del condensatore di sintonia. 6. Un oscillatore, comprendente: a microelettromeccanico resonatoran oscillazione circuito sostegno accoppiato elettricamente a detto risonatore microelectromechanical, detta oscillazione circuito di mantenimento comprendente un circuito di impedenza negativa accoppiato elettricamente a detto risonatore microelectromechanical. 7. Oscillatore secondo la rivendicazione 6, in cui il circuito impedenza negativa comprende un convertitore di impedenza negativo e un condensatore di carico ed in cui il convertitore di impedenza negativa comprende un partitore di tensione ed un primo transistore avente un primo terminale di portare corrente elettricamente collegato ad un nodo intermedio della partitore di tensione. 8. Oscillatore secondo la rivendicazione 7, in cui il convertitore di impedenza negativa comprende inoltre un secondo transistore avente un terminale di porta collegato al nodo intermedio. 9. L'oscillatore secondo la rivendicazione 8, in cui il secondo transistore ha un primo terminale di portare corrente collegato elettricamente ad un elettrodo del condensatore di carico. 10. Oscillatore secondo la rivendicazione 9, in cui il secondo transistore ha un secondo terminale di portare corrente collegata elettricamente ad un terminale di detto risonatore microelettromeccanico. 11. Oscillatore secondo la rivendicazione 7, in cui il partitore di tensione comprende una pluralità di resistori ed in cui il convertitore di impedenza negativo è configurato in modo che una capacità di ingresso di esso è maggiore di una grandezza del condensatore di carico di una quantità determinata almeno in parte sui valori della pluralità di resistori. 12. Oscillatore secondo la rivendicazione 11, in cui il partitore di tensione comprende una pluralità di resistori ed in cui il convertitore di impedenza negativo è configurato in modo che una capacità di ingresso di esso è maggiore di una grandezza del condensatore di carico di una quantità proporzionale ad una resistenza in parallelo di due della pluralità di resistori. 13. Un oscillatore, comprendente: a MEM lateralmente vibranti resonatoran oscillazione circuito sostegno accoppiato elettricamente a detto MEM lateralmente eccitati risonatore, detto circuito di oscillazione sostenere comprendente un primo circuito di impedenza negativa accoppiata elettricamente ad un primo terminale di detto MEM lateralmente eccitato risonatore. 14. Oscillatore secondo la rivendicazione 13, in cui detto circuito di oscillazione sostenere comprende inoltre un secondo circuito di impedenza negativa accoppiata elettricamente ad un secondo terminale di detto MEM lateralmente eccitati risonatore. 15. Oscillatore secondo la rivendicazione 13, in cui il primo circuito di impedenza negativa comprende un convertitore di impedenza negativo e un condensatore di carico ed in cui il convertitore di impedenza negativa comprende un partitore di tensione ed un primo transistore avente un primo terminale di portare corrente elettricamente collegato ad un nodo intermedio il partitore di tensione. 16. Oscillatore secondo la rivendicazione 15, in cui il partitore di tensione comprende una pluralità di resistori ed in cui il convertitore di impedenza negativo è configurato in modo che una capacità di ingresso di esso è maggiore di una grandezza del condensatore di carico di una quantità determinata almeno in parte sui valori della pluralità di resistori. 17. Oscillatore secondo la rivendicazione 15, in cui il partitore di tensione comprende una pluralità di resistori ed in cui il convertitore di impedenza negativo è configurato in modo che una capacità di ingresso di esso è maggiore di una grandezza del condensatore di carico di una quantità proporzionale ad una resistenza in parallelo di due della pluralità di resistori. Descrizione: RIFERIMENTO A PRIORITA 'APPLICAZIONE 0001 Questa richieste di applicazione prioritari per Stati Uniti Applicazione provvisoria Ser. No. 61185.356, depositata 9 giugno 2009, la cui descrizione è qui incorporata a titolo di riferimento. CAMPO DELL'INVENZIONE 0002 La presente invenzione si riferisce ai dispositivi a circuito integrato e, più in particolare, a dispositivi e metodi di funzionamento stesso micro-elettromeccanici. BACKGROUND DELL'INVENZIONE 0003 oscillatori a frequenza di riferimento svolgono un ruolo significativo nella prestazione dei dispositivi a circuito integrato moderni e sistemi. Con lo sviluppo di bassa perdita integrato (ad esempio LT1 k) risonatori microelettromeccanici, i progettisti di circuiti sono in grado di sviluppare oscillatori microelettromeccanici per fornire segnali di clock altamente stabili e basso jitter con il più piccolo fattore di forma e potenza inferiore oscillatori utilizzando cristalli di quarzo. 0004 Nonostante la loro stabilità a breve termine ea lungo termine, oscillatori microelettromeccanici possono soffrire di precisione di frequenza inferiore rispetto ai cristalli di quarzo, sia in termini di stabilità di temperatura e di tolleranza di produzione. Ad esempio, relativamente grande coefficiente di temperatura di frequenza (TCF) di molti oscillatori microelettromeccanici può causare una significativa variazione di frequenza in un range di temperatura commerciale. Questo livello relativamente alto di deriva di frequenza può rendere risonatori microelettromeccanici inaccettabile per molte applicazioni, incluse quelle che richiedono 50 ppm di accuratezza. Per far fronte a questo potenziale limitazione associato con risonatori microelettromeccanici, sono state sviluppate tecniche di compensazione della temperatura. Alcune di queste tecniche di compensazione di temperatura, che comprendono la compensazione elettrica e la compensazione materiale, sono descritti negli articoli di K. Sundaresan et al. intitolato A a basso rumore di fase 100 MHz Silicon BAW riferimento oscillatore, Atti del Convegno circuiti personalizzati integrato, pp. 841-844, 10-13 settembre (2006) H. M. Lavasani et al. intitolato a basso rumore di fase UHF Thin-Film piezoelettrico-on-substrato LBAR oscillatori, Proc. IEEE MEMS, pp. 1012-1015, Gennaio (2008) G. Ho et al. intitolato compensato in temperatura IBAR riferimento oscillatori, Proc. MEMS IEEE-ASME 2006, pp. 910-913, 22-26 gennaio 2006 e H. M. Lavasani et al. A 145 MHz a basso rumore di fase capacitivo Silicon micromeccanica Oscillator, IEEE IEDM, pp. 675-678, Dicembre (2008). Le rivelazioni di questi articoli sono incorporati qui per riferimento. 0005 Come questi articoli descrivono, frequenza di sintonizzazione in oscillatori microelettromeccanici può essere ottenuto variando la frequenza di risonanza del risonatore eo microelettromeccanico introdurre ulteriore spostamento di fase in un ciclo di oscillazione. La sintonizzazione continua della frequenza di risonanza può essere ottenuta modificando le proprietà acustiche della struttura risonante cambiando la rigidità meccanica eo elettrica della porzione risonante dell'oscillatore. Purtroppo, le tecniche per la modifica delle proprietà acustiche da tuning elettrostatico e termico in genere richiedono relativamente grandi tensioni continue e aumentare il consumo di energia. L'assenza di una tensione di polarizzazione rende queste tecniche impraticabile per risonatori richiedono trasduzione piezoelettrica. 0006 Tecniche per fornire ulteriore spostamento di fase nel ciclo di oscillazione tipicamente includere utilizzando condensatori tunablevariable posti in parallelo (sintonia parallelo) o una serie (sintonizzazione serie) con il risonatore. sintonizzazione Parallel solito cambia la capacità passante per causare in tal modo uno spostamento del anti-risonanza dell'elemento risonante. Il cambiamento di anti-risonanza indirettamente influisce sulla frequenza di risonanza, ma la gamma di sintonizzazione è principalmente limitata alla differenza tra la risonanza (quando il passante è completamente cancellata) e la frequenza di antirisonanza. 0007 In contrasto, tuning serie prevede la possibilità di una gamma di sintonizzazione teoricamente illimitato. Così, come illustrato dalla FIG. 1, in un risonatore microelettromeccanico lateralmente vibrante, che può essere modellato come un circuito in serie serbatoio RLC 18 con relativamente grande parassita condensatori shunt 15a, 15b (ad esempio C p 2 pF), sintonizzazione serie può comportare l'immissione di una rete di sintonizzazione 10 in serie con il risonatore come il modo più efficace per modificare la frequenza di risonanza. Questa rete di sintonizzazione 10 è illustrato come comprendente un amplificatore a transimpedenza 12 con guadagno regolabile (fornito da RF e C TUNE) e un amplificatore di tensione 14, che può indurre un buffer off-chip 16. Sfortunatamente, la presenza di relativamente grandi capacità parassite shunt può ridurre in modo significativo la gamma di sintonia ad un livello inferiore a quanto è necessario per la compensazione della temperatura adeguata. Sommario dell'invenzione 0008 oscillatori circuito integrato secondo forme di realizzazione della presente invenzione includono risonatori microelettromeccanici (MEM) ivi con cancellazione impedenza parassitaria. Secondo alcune di queste forme di realizzazione dell'invenzione, un oscillatore comprende un risonatore microelettromeccanico avente un primo ed un secondo terminale, come ad esempio un terminale di ingresso e di uscita. è prevista anche un circuito di oscillazione di sostegno. Il circuito di oscillazione di sostegno è accoppiato elettricamente tra il primo ed il secondo terminale del risonatore microelettromeccanico. Il circuito di oscillazione sostenere comprende un amplificatore di sostegno e un circuito di impedenza negativa accoppiata elettricamente all'amplificatore di sostegno. Il circuito di impedenza negativa è configurato per aumentare la gamma di sintonizzazione dell'oscillatore almeno parzialmente annullato una capacità di shunt parassita associata con il risonatore microelettromeccanico. 0009 Secondo alcune di queste forme di realizzazione dell'invenzione, il circuito di impedenza negativa comprende un condensatore di carico e un convertitore di impedenza negativa (NIC). Inoltre, l'amplificatore di sostegno può comprendere almeno un condensatore di sintonia avente un primo terminale collegato elettricamente ad un primo terminale del condensatore di carico nel circuito impedenza negativa. L'amplificatore di sostegno può comprendere anche un amplificatore di transimpedenza avente un ingresso collegato elettricamente ad un secondo terminale di detto almeno un condensatore di sintonizzazione. 0010 Secondo ulteriori forme di realizzazione della presente invenzione, il convertitore di impedenza negativa comprende un partitore di tensione ed un primo transistore avente un primo terminale di portare corrente collegato elettricamente ad un nodo intermedio del partitore di tensione. Il convertitore impedenza negativa comprende inoltre un secondo transistore avente un terminale di porta collegato al nodo intermedio. Questo secondo transistore ha un primo terminale di corrente portante (ad esempio terminale di pozzo) elettricamente connesso ad un elettrodo del condensatore di carico ed un secondo terminale portante (terminale di sorgente ad esempio) di corrente collegato elettricamente ad un terminale del risonatore microelettromeccanico. 0011 Secondo ancora ulteriori forme di realizzazione dell'invenzione, un oscillatore è provvisto di un risuonatore MEM lateralmente vibrante e un circuito di mantenimento di oscillazione accoppiato elettricamente al MEM lateralmente eccitato risonatore. Il circuito di oscillazione di sostegno comprende inoltre un primo circuito di impedenza negativa accoppiata elettricamente ad un primo terminale del MEM lateralmente eccitato risonatore. Un secondo circuito di impedenza negativa Possono essere previsti, che è accoppiato elettricamente ad un secondo terminale del MEM lateralmente eccitato risonatore. BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI 0012 FIG. 1 è uno schema elettrico di un oscillatore circuito integrato avente un risonatore microelettromeccanico e un'oscillazione sostenere circuito di essa, secondo la tecnica nota. 0013 FIG. 2A è uno schema elettrico di un circuito di impedenza negativa secondo una realizzazione della presente invenzione. 0014 FIG. 2B è uno schema elettrico di un oscillatore circuito integrato avente un risonatore microelettromeccanico, un circuito di oscillazione sostenere e un circuito di compensazione della temperatura in esso, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. 0015 FIG. 3 è un grafico della frequenza di risonanza rispetto alla tensione di sintonia (TUNE V) per oscillatori microelettromeccanici configurati con e senza cancellazione impedenza parassitaria. DESCRIZIONE DELLE REALIZZAZIONI PREFERITE 0016 La presente invenzione verrà ora descritta più completamente con riferimento ai disegni allegati, in cui preferite forme di realizzazione dell'invenzione sono mostrate. Questa invenzione può, tuttavia, essere realizzata in molte forme diverse e non deve essere interpretata come limitata alle forme di realizzazione qui stabilite piuttosto, queste realizzazioni sono previste in modo che questa descrizione sarà approfondita e completa, e pienamente trasmettere il campo di applicazione della invenzione agli esperti nella tecnica. Come numeri di riferimento si riferiscono ad elementi in tutto. 0017 La terminologia utilizzata nel presente documento ha lo scopo di descrivere solo particolari realizzazioni e non è inteso in senso limitativo della presente invenzione. Nel presente, le forme singolari un, uno e sono destinati a includono le forme plurali e, a meno che il contesto non indichi chiaramente il contrario. Sarà inoltre inteso che i termini che comprende, tra cui, avendo e sue varianti, se usato in questa specifica, specificare la presenza di caratteristiche dichiarate, gradini, operazioni, elementi, componenti Andor, ma non preclude la presenza o l'aggiunta di uno o più altre caratteristiche, passi, operazioni, elementi, componenti, gruppi eo loro. Al contrario, il termine costituito da quando viene utilizzato in questa specifica, specifica funzionalità dichiarate, gradini, operazioni, elementi, componenti Andor, e preclude ulteriori caratteristiche, gradini, le operazioni, gli elementi componenti eo. 0018 Se non altrimenti definito, tutti i termini (ivi inclusi i termini tecnici e scientifici) qui utilizzati hanno lo stesso significato come comunemente inteso da uno di ordinaria esperienza nel ramo a cui la presente invenzione appartiene. Sarà inoltre inteso che le clausole, come quelle definite nei dizionari comunemente utilizzati, dovrebbe essere interpretato come avente un significato che è coerente con il loro significato nel contesto della tecnica pertinente e non sarà interpretata in senso idealizzato o troppo formale salvo espressamente definiti nel presente documento. 0019 figg. 2A-2B illustrano un circuito di impedenza negativa 100 secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Questo circuito impedenza negativa 100 include un condensatore di carico C L e una singola porta convertitore di impedenza negativa (NIC), che comprende transistori NMOS M n1 n3 - M. PMOS transistor M p1 e resistenze R 1 - R 3. collegato come illustrato. Le resistenze R 2 - R 3 operano come un partitore di tensione che genera una tensione di polarizzazione ad un terminale di porta del transistore NMOS M n-1. che è equivalente a V DD (R 2 (R 2 R 3)) dove V DD è una tensione di alimentazione avente un valore di circa 1,8 Volt. Questo partitore di tensione fornisce anche un percorso di corrente per il terminale di drain di M n2. I terminali di gate dei transistori NMOS M n2 n3 - M rispondono ad un primo segnale di polarizzazione (V BN) ed il terminale di gate del transistore PMOS M p1 è sensibile a un secondo segnale di polarizzazione (V BP). Il primo ed il secondo segnale di polarizzazione possono avere grandezze equivalenti a 0,9 Volt. Dimensionando i transistori NMOS M n1 e n2 M opportunamente tale che g m - N1g m - N2g m. la capacità all'ingresso del circuito impedenza negativa 100 può essere calcolato come segue: dove g m è la transconduttanza dei transistori M n1 e n2 M. Così, per un corretto dimensionamento della rete di resistori includente i resistori R 1 - R 3. la capacità di ingresso C IN del circuito di impedenza negativa 100 può essere abbinato al parassita 15a shunt capacità ad un ingresso di un microelettromeccanico (MEM) risuonatore, quale un MEMS lateralmente eccitato risonatore. Questa corrispondenza opera per minimizzare la deriva di frequenza dell'oscillatore in un range di temperatura commerciale cancellando almeno una porzione sostanziale del parassita 15a shunt capacitanza. 0020 Facendo ora all'oscillatore sintonizzati e temperatura compensato 200 di fig. 2B. il circuito di impedenza negativa 100 è accoppiata ad un ingresso di una rete di sintonizzazione 10, che è illustrato come comprendente un amplificatore a transimpedenza 12 con guadagno regolabile (fornito da RF. TUNE C e TUNE tensione di sintonizzazione V) ed un amplificatore di tensione 14, che può guidare un buffer off-chip 16. includendo il circuito di impedenza negativa 100, migliori prestazioni sintonizzazione può essere raggiunto. Questo miglioramento è illustrato dalla FIG. 3, che è un grafico della frequenza di risonanza rispetto alla tensione di sintonia (TUNE V) per un oscillatore microelettromeccanico configurato con e senza cancellazione impedenza parassita utilizzando il circuito di impedenza negativa qui descritto. Sebbene non mostrato in FIG. 2B. un secondo circuito di impedenza negativa può anche essere fornita per annullare parassita 15b shunt capacità al un'uscita del MEM risuonatore, che è modellato come la serie RLC circuito volano 18. L'aggiunta del secondo circuito di impedenza negativa opera per migliorare ulteriormente la gamma di sintonizzazione del MEM risuonatore, ma a scapito di una maggiore attenuazione del segnale, che costringe il consumo di potenza superiore, e ridotto gamma dinamica. 0021 FIG. 2B illustra inoltre un circuito di compensazione di temperatura 110 che può essere utilizzato per compensare ulteriormente per deriva termica del risonatore. Questo circuito di compensazione della temperatura 110 comprende un generatore 120 e una tensione di bandgap tensione PTAT generatore 122, che forniscono input ad un amplificatore 118 che aziona un convertitore tensione-corrente 116. Un generatore di radice quadrata 114 e un amplificatore 112 sono inoltre dotate serie per generare una V TUNE tensione di sintonizzazione in risposta ad una uscita del convertitore 116. Questi ed altri aspetti del circuito di compensazione di temperatura 110 sono più completamente descritto nel già citato articolo di G. Ho et al. intitolato compensato in temperatura IBAR riferimento oscillatori, Proc. MEMS IEEE-ASME 2006, pp. 910-913, generatori Jan. 22-26 2006. Ancora ulteriori aspetti PTAT e bandgap tensione sono descritti nella domanda di brevetto statunitense comunemente assegnato Ser. No. 12112.933, depositata 30 aprile 2008 e Ser. No. 12494.935, depositata 30 Giugno 2009, le cui descrizioni sono incorporate qui per riferimento. 0022 Nei disegni e nella descrizione, sono state divulgate tipiche realizzazioni preferite dell'invenzione e, anche se termini specifici sono impiegati, sono usati in senso generico e descrittivo e non per scopi di limitazione, l'ambito dell'invenzione essendo esposto nelle seguenti rivendicazioni.
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