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INFONA - portal de comunicação científica Osciladores de referência IBAR com compensação de temperatura Este trabalho apresenta um oscilador micromecânico de referência IBAR de dois chips automaticamente compensado por temperatura com uma deriva de temperatura de 39ppm acima de 100 C. A compensação de temperatura é fornecida por um esquema de correção VP parabólico e proporciona uma melhoria 10X em relação a Resultados relatados anteriormente. Os ressonadores tuneláveis de 6MHz, 10MHz e 20MHz foram caracterizados com 2000 tuning de 4500ppm e Q até 119000. Impedâncias mocionais tão baixas quanto 218 foram extraídas dos dados de medição com V P 18V. A interface IC para compensação de temperatura e oscilação consome somente 1.9mW. As medidas também mostram que a compensação de temperatura de um ressonador de 10MHz com fendas de 65nm é possível com menos de 5V. Identificadores Alterar o tamanho da fonte Você pode ajustar o tamanho da fonte pressionando uma combinação de teclas: CONTROL aumentar o tamanho da fonte CONTROLE ndash diminuir a fonte Navegar na página sem um mouse Você pode alterar os elementos ativos na página (botões e links) pressionando uma combinação de Chaves: TAB vá para o próximo elemento SHIFT TAB vá para o elemento anterior Financiado pelo Centro Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento sob o nº de concessão SPI17706510 pelo programa estratégico de pesquisa científica e desenvolvimento experimental: SYNAT - Sistema Interdisciplinar de Interativo Científico e Científico-Técnico Informações. Título do aplicativo de patente: Osciladores de circuito integrado com resonadores microelectromecânicos com cancelamento de impedância parasitária Título do aplicativo de patente: Osciladores de circuito integrado com ressonadores microelectromecânicos com cancelamento de impedância parasitária Inventores: Farrokh Ayazi Seyed Hossein Miri Lavasani Agentes: MYERS BIGEL SIBLEY SAJOVEC Atribuintes: Origem: RALEIGH, NC US IPC8 Classe: AH03B530FI USPC Classe: Data de publicação: 12092010 Número de pedido de patente: 20100308930 Um oscilador de circuito integrado inclui um ressonador microelectromecânico (MEM) com terminais de entrada e saída. Um circuito de sustentação de oscilação é fornecido. O circuito de sustentação de oscilação é acoplado eletricamente entre os terminais de entrada e saída do ressonador microelectromecânico. O circuito de sustentação de oscilação inclui um amplificador de sustentação e um circuito de impedância negativa acoplado eletricamente ao amplificador de sustentação. O circuito de impedância negativa é configurado para aumentar uma faixa de sintonia do oscilador pelo menos parcialmente cancelando uma capacitância de derivação parasita associada ao ressonador microelectromecânico. 1. Um oscilador, que compreende: um ressonador microelectromecânico que possui uma entrada e um circuito de sustentação de oscilação de saída acoplado eletricamente à entrada e saída do referido ressonador microelectromecânico, o referido circuito de suporte de oscilação compreendendo um amplificador de sustentação e um circuito de impedância negativa acoplado eletricamente ao referido amplificador de suporte . 2. O oscilador da reivindicação 1, em que o referido circuito de impedância negativa é configurado para aumentar uma faixa de sintonia do oscilador pelo menos parcialmente cancelando uma capacitância de derivação parasita associada ao referido ressonador microelectromecânico. 3. O oscilador de acordo com a reivindicação 2, em que o amplificador de suporte compreende um amplificador de transimpedância. 4. O oscilador de acordo com a reivindicação 1, em que o circuito de impedância negativa compreende um capacitor de carga e um conversor de impedância negativa e em que o amplificador de suporte compreende um capacitor de sintonização que possui um primeiro terminal conectado eletricamente a um primeiro terminal do capacitor de carga. 5. O oscilador de acordo com a reivindicação 4, em que o amplificador de suporte compreende um amplificador de transimpedância que tem uma entrada conectada eletricamente a um segundo terminal do capacitor de sintonia. 6. Um oscilador, que compreende: um circuito de sustentação de oscilação de ressonância microelectromecânica associado eletricamente ao referido ressonador microelectromecânico, o referido circuito de suporte de oscilação compreendendo um circuito de impedância negativa acoplado eletricamente ao referido ressonador microelectromecânico. 7. O oscilador de acordo com a reivindicação 6, em que o circuito de impedância negativa compreende um conversor de impedância negativa e um capacitor de carga e em que o conversor de impedância negativa compreende um divisor de tensão e um primeiro transistor que possui um primeiro terminal de transporte de corrente conectado eletricamente a um nó intermediário do Divisor de tensão. 8. O oscilador de acordo com a reivindicação 7, em que o conversor de impedância negativa compreende ainda um segundo transistor que possui um terminal de portão conectado ao nó intermediário. 9. O oscilador de acordo com a reivindicação 8, em que o segundo transistor tem um primeiro terminal de transporte de corrente conectado eletricamente a um eletrodo do capacitor de carga. 10. O oscilador de acordo com a reivindicação 9, em que o segundo transistor tem um segundo terminal de transporte de corrente ligado eletricamente a um terminal do referido ressonador microelectromecânico. 11. O oscilador de acordo com a reivindicação 7, em que o divisor de tensão compreende uma pluralidade de resistências e em que o conversor de impedância negativa é configurado de modo que uma capacitância de entrada é maior que uma magnitude do capacitor de carga por uma quantidade determinada pelo menos em parte em valores Da pluralidade de resistores. 12. O oscilador de acordo com a reivindicação 11, em que o divisor de tensão compreende uma pluralidade de resistências e em que o conversor de impedância negativa é configurado de modo que uma sua capacitância de entrada seja maior que a magnitude do capacitor de carga em uma quantidade proporcional a uma resistência paralela de dois Da pluralidade de resistores. 13. Um oscilador, que compreende: um circuito de sustentação de oscilação de ressonância MEMs que vibre lateralmente, acoplado eletricamente ao referido ressonador de MEMs com excitação lateral, o referido circuito de sustentação de oscilação compreendendo um primeiro circuito de impedância negativa acoplado eletricamente a um primeiro terminal do referido ressonador MEMs excitado lateralmente. 14. O oscilador de acordo com a reivindicação 13, em que o referido circuito de sustentação de oscilação compreende ainda um segundo circuito de impedância negativa acoplado eletricamente a um segundo terminal do referido ressonador de MEMs excitado lateralmente. 15. O oscilador de acordo com a reivindicação 13, em que o primeiro circuito de impedância negativa compreende um conversor de impedância negativa e um capacitor de carga e em que o conversor de impedância negativa compreende um divisor de tensão e um primeiro transistor que possui um primeiro terminal de transporte de corrente conectado eletricamente a um nó intermediário de O divisor de tensão. 16. O oscilador da reivindicação 15, em que o divisor de tensão compreende uma pluralidade de resistências e em que o conversor de impedância negativa é configurado de modo que uma sua capacitância de entrada seja maior que uma magnitude do capacitor de carga por uma quantidade determinada pelo menos em parte em valores Da pluralidade de resistores. 17. O oscilador de acordo com a reivindicação 15, em que o divisor de tensão compreende uma pluralidade de resistências e em que o conversor de impedância negativa é configurado de modo que a sua capacitância de entrada seja maior que a magnitude do capacitor de carga por uma quantidade proporcional a uma resistência paralela de dois Da pluralidade de resistores. Descrição: REFERÊNCIA AO APLICAÇÃO PRIORITÁRIA 0001 Este pedido reivindica prioridade ao pedido provisório dos EUA Ser. No. 61185 356, arquivado em 9 de junho de 2009, cuja descrição é aqui incorporada por referência. CAMPO DA INVENÇÃO 0002 O presente invento refere-se a dispositivos de circuitos integrados e, mais particularmente, a dispositivos micro-eletromecânicos e métodos de operação do mesmo. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 0003 Os osciladores de freqüência de referência desempenham um papel importante no desempenho de dispositivos e sistemas modernos de circuitos integrados. Com o desenvolvimento de ressonadores microelectromecânicos integrados de baixa perda (por exemplo, lt1 k), os projetores de circuito são capazes de desenvolver osciladores microelectromecânicos para fornecer sinais de clock altamente estáveis e de baixo jitter com menor fator de forma e menor potência que os osciladores usando cristais de quartzo. 0004 Apesar da sua estabilidade a curto e longo prazo, os osciladores microelectromecânicos podem sofrer de precisão de freqüência inferior em relação aos cristais de quartzo, tanto em termos de estabilidade de temperatura quanto de tolerância de fabricação. Por exemplo, o coeficiente de freqüência de freqüência (TCF) relativamente grande de muitos osciladores microelectromecânicos pode causar uma deriva de freqüência significativa em uma faixa de temperatura comercial. Este nível relativamente elevado de deriva de freqüência pode tornar os ressoadores microelectromecânicos inaceitáveis para muitas aplicações, incluindo aqueles que exigem 50 ppm de precisão. Para resolver esta limitação de potencial associada a ressonadores microelectromecânicos, foram desenvolvidas técnicas de compensação de temperatura. Algumas dessas técnicas de compensação de temperatura, que incluem compensação elétrica e compensação de material, são divulgadas em artigos de K. Sundaresan et al. Intitulado Um Oscilador de Referência BAW de baixa frequência de 100 Hz, Procedimentos da Conferência Custom Integrated Circuits, pp. 841-844, 10 a 13 de setembro (2006) H. M. Lavasani et al. Intitulado Low Frequency-Noise UHF Thin-Film Piezoelectric-on-Substrate LBAR Oscillators, Proc. IEEE MEMS, pp. 1012-1015, janeiro (2008) G. Ho et al. Intitulado Osciladores de referência IBAR com compensação de temperatura, Proc. IEEE-ASME MEMS 2006, pp. 910-913, 22-26 de janeiro de 2006 e H. M. Lavasani et al. Um Oscilador Micromecânico de Silício Capacitivo de Baixa Fase de 145 MHz, IEEE IEDM, pp. 675-678, dezembro (2008). As divulgações destes artigos são aqui incorporadas por referência. 0005 Conforme estes artigos descrevem, o ajuste de freqüência em osciladores microelectromecânicos pode ser conseguido variando a freqüência de ressonância do ressonador microelectromecânico e ou introduzindo o deslocamento de fase adicional em um circuito de oscilação. O ajuste contínuo da freqüência de ressonância pode ser conseguido modificando as propriedades acústicas da estrutura de ressonância alterando a rigidez elétrica ou mecânica da porção ressonante do oscilador. Infelizmente, as técnicas para modificar propriedades acústicas por ajuste eletrostático e térmico geralmente requerem voltagens DC relativamente elevadas e aumentam o consumo de energia. A ausência de uma tensão de polarização também torna estas técnicas impraticáveis para ressonadores que requerem transdução piezoelétrica. 0006 As técnicas para fornecer o deslocamento de fase adicional no circuito de oscilação tipicamente incluem o uso de capacitores variáveis ajustáveis colocados em paralelo (afinação paralela) ou série (sintonização em série) com o ressonador. O ajuste paralelo geralmente muda a capacitância de passagem para assim causar uma mudança na ressonância anti-ressonante do elemento de ressonância. A mudança na ressonância irá afetar indiretamente a freqüência de ressonância, mas a faixa de sintonia é limitada principalmente à diferença entre a ressonância (quando a alimentação é completamente cancelada) e a freqüência anti-ressonância. 0007 Em contraste, o ajuste de série oferece a possibilidade de uma faixa de afinação teoricamente ilimitada. Assim, como ilustrado pela FIG. 1, num ressoador microelectromecânico de vibração lateral, que pode ser modelado como um circuito de tanque de série RLC 18 com capacitores de derivação parasita 15a, 15b (eg C p 2 pF) relativamente grandes, a sintonização em série pode envolver a colocação de uma rede de sintonia 10 em série com O ressonador como a maneira mais eficiente de mudar a freqüência de ressonância. Esta rede de sintonia 10 é ilustrada como incluindo um amplificador de transimpedância 12 com ganho ajustável (fornecido por RF e C TUNE) e um amplificador de tensão 14, que pode dirigir um buffer de saída do chip 16. Infelizmente, a presença das capacitâncias de derivação parasita relativamente grandes Pode reduzir significativamente a faixa de afinação para um nível abaixo do que é necessário para uma compensação de temperatura adequada. SUMÁRIO DA INVENÇÃO 0008 Os osciladores de circuito integrado de acordo com as formas de realização da presente invenção incluem ressonadores microelectromecânicos (MEM) no mesmo com cancelamento de impedância parasitária. De acordo com algumas destas formas de realização da invenção, um oscilador inclui um ressonador microelectromecânico possuindo primeiro e segundo terminais, como um terminal de entrada e terminal de saída. Um circuito de sustentação de oscilação também é fornecido. O circuito de sustentação de oscilação é acoplado eletricamente entre os primeiro e segundo terminais do ressonador microelectromecânico. O circuito de sustentação de oscilação inclui um amplificador de sustentação e um circuito de impedância negativa acoplado eletricamente ao amplificador de sustentação. O circuito de impedância negativa é configurado para aumentar uma faixa de sintonia do oscilador pelo menos parcialmente cancelando uma capacitância de derivação parasita associada ao ressonador microelectromecânico. 0009 De acordo com algumas destas formas de realização da invenção, o circuito de impedância negativa inclui um capacitor de carga e um conversor de impedância negativa (NIC). Além disso, o amplificador de suporte pode incluir pelo menos um capacitor de sintonização tendo um primeiro terminal conectado eletricamente a um primeiro terminal do capacitor de carga dentro do circuito de impedância negativa. O amplificador de suporte também pode incluir um amplificador de transimpedância tendo uma entrada conectada eletricamente a um segundo terminal do pelo menos um capacitor de sintonia. 0010 De acordo com formas de realização adicionais da presente invenção, o conversor de impedância negativa inclui um divisor de tensão e um primeiro transistor que tem um primeiro terminal de transporte de corrente conectado eletricamente a um nó intermediário do divisor de tensão. O conversor de impedância negativa também inclui um segundo transistor que possui um terminal de portão conectado ao nó intermediário. Este segundo transistor tem um primeiro terminal de transporte de corrente (por exemplo, terminal de drenagem) conectado eletricamente a um eletrodo do capacitor de carga e um segundo terminal de transporte de corrente (por exemplo, terminal de fonte) conectado eletricamente a um terminal do ressonador microelectromecânico. 0011 De acordo com ainda outras formas de realização da invenção, um oscilador é provido com um ressonador de MEMs vibrando lateralmente e um circuito de sustentação de oscilação acoplado eletricamente ao ressonador de MEMs excitado lateralmente. O circuito de suporte de oscilação também inclui um primeiro circuito de impedância negativa acoplado eletricamente a um primeiro terminal do ressonador MEMs excitado lateralmente. Pode também ser proporcionado um segundo circuito de impedância negativa, que está acoplado eletricamente a um segundo terminal do ressonador MEMs excitado lateralmente. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS 0012 FIG. 1 é um esquema elétrico de um oscilador de circuito integrado que possui um ressonador microelectromecânico e um circuito de sustentação de oscilação no mesmo, de acordo com a técnica anterior. 0013 FIG. 2A é um esquema elétrico de um circuito de impedância negativa de acordo com uma forma de realização da presente invenção. 0014 FIG. 2B é um esquema elétrico de um oscilador de circuito integrado que possui um ressonador microelectromecânico, um circuito de sustentação de oscilação e um circuito de compensação de temperatura no mesmo, de acordo com uma forma de realização da presente invenção. 0015 FIG. 3 é um gráfico da freqüência de ressonância versus tensão de sintonia (V TUNE) para osciladores microelectromecânicos configurados com e sem cancelamento de impedância parasita. DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS 0016 A presente invenção agora será descrita de forma mais completa com referência aos desenhos anexos, nos quais as formas de realização preferidas da invenção são mostradas. Esta invenção pode, no entanto, ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como sendo limitada às formas de realização aqui apresentadas, essas formas de realização são proporcionadas de modo que esta divulgação seja completa e completa e irá transmitir completamente o âmbito do Invenção aos especialistas na técnica. Os números de referência semelhantes referem-se a elementos semelhantes ao longo. 0017 A terminologia aqui utilizada tem a finalidade de descrever apenas formas de realização particulares e não se destina a ser limitativa da presente invenção. Tal como aqui utilizado, o singular forma a, e e estão destinados a incluir as formas plurais também, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda entendido que os termos que compreendem, incluindo, tendo e suas variantes, quando utilizados nesta especificação, especificam a presença de características, etapas, operações, elementos ou componentes declarados, mas não impedem a presença ou adição de um ou Mais outros recursos, etapas, operações, elementos, componentes e seus grupos. Em contraste, o termo consistindo em quando usado nesta especificação, especifica os recursos, etapas, operações, elementos e componentes indicados, e impede recursos adicionais, etapas, operações, elementos e ou componentes. 0018 Salvo definição em contrário, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) aqui utilizados têm o mesmo significado que comumente entendido por um especialista na técnica a que a presente invenção pertence. Será ainda entendido que os termos, como os definidos em dicionários comummente utilizados, devem ser interpretados como tendo um significado consistente com o seu significado no contexto da arte relevante e não serão interpretados de forma idealizada ou excessivamente formal, a menos que Expressamente assim definido aqui. 0019 FIGS. 2A-2B ilustram um circuito de impedância negativa 100 de acordo com uma forma de realização da presente invenção. Este circuito de impedância negativa 100 inclui um capacitor de carga C L e um conversor de impedância negativa de uma única porta (NIC), que inclui transistores NMOS M n1-M n3. PMOS transistor M p1 e resistores R 1 - R 3. Conectado como ilustrado. As resistências R 2 - R 3 funcionam como um divisor de tensão que gera uma tensão de polarização em um terminal de porta do transistor NMN M n-1. Que é equivalente a V DD (R 2 (R 2 R 3)) onde V DD é uma tensão de alimentação com uma magnitude de cerca de 1,8 Volts. Este divisor de tensão também fornece um caminho de corrente para o terminal de drenagem de M n2. Os terminais do portão dos transistores NMOS M n2-M n3 são sensíveis a um primeiro sinal de polarização (V BN) e o terminal de porta do transistor PM P1 é responsivo a um segundo sinal de polarização (V BP). O primeiro e o segundo sinal de polarização podem ter magnitudes equivalentes a 0,9 Volts. Ao dimensionar os transistores NMOS M n1 e Mn2 de forma apropriada de modo que g m-1 g m-N2g m. A capacitância na entrada do circuito de impedância negativa 100 pode ser calculada da seguinte forma: onde g m é a transcondutividade dos transistores M n1 e Mn2. Assim, por dimensionamento adequado da rede de resistências incluindo resistências R 1 - R 3. A capacitância de entrada C do circuito de impedância negativa 100 pode ser adaptada à capacitância de derivação parasita 15a em uma entrada de um ressonador microelectromecânico (MEM), tal como um ressonador MEMs excitado lateralmente. Esta combinação funciona para minimizar a deriva de freqüência do oscilador em uma faixa de temperatura comercial, cancelando pelo menos uma parte substancial da capacitância de derivação parasita 15a. 0020 Com referência agora ao oscilador com compensação de temperatura e sintonizado 200 da FIG. 2B. O circuito de impedância negativa 100 é acoplado a uma entrada de uma rede de sintonia 10, que é ilustrada como incluindo um amplificador de transimpedância 12 com ganho ajustável (fornecido por RF. C TUNE e uma tensão de sintonia V TUNE) e um amplificador de tensão 14 que pode Desencadeie um tampão off-chip 16. Ao incluir o circuito de impedância negativa 100, pode-se conseguir um melhor desempenho de sintonia. Esta melhoria é ilustrada pela FIG. 3, que é um gráfico da freqüência de ressonância versus tensão de sintonia (V TUNE) para um oscilador microelectromecânico configurado com e sem cancelamento de impedância parasitária usando o circuito de impedância negativa aqui descrito. Embora não mostrado na FIG. 2B. Um segundo circuito de impedância negativa também pode ser fornecido para cancelar a capacitância de derivação parasita 15b em uma saída do ressonador de MEMs, que é modelado como o circuito de tanque da série RLC 18. Esta adição do segundo circuito de impedância negativa opera para melhorar ainda mais a faixa de sintonia Do ressonador MEMs, mas à custa de uma maior atenuação do sinal, o que força um maior consumo de energia e uma redução do alcance dinâmico. 0021 FIG. 2B ilustra ainda um circuito de compensação de temperatura 110 que pode ser utilizado para compensar ainda mais a deriva de temperatura do ressonador. Este circuito de compensação de temperatura 110 inclui um gerador de tensão de PTAT 120 e um gerador de tensão de banda de distribuição 122, que fornece entradas para um amplificador 118 que acciona um conversor de tensão para corrente 116. Um gerador de raiz quadrada 114 e um amplificador 112 são também fornecidos em Série para gerar uma tensão de sintonização V TUNE em resposta a uma saída do conversor 116. Estes e outros aspectos do circuito de compensação de temperatura 110 são mais completamente divulgados no artigo acima mencionado por G. Ho et al. Intitulado Osciladores de referência IBAR com compensação de temperatura, Proc. IEEE-ASME MEMS 2006, pp. 910-913, 22-26 de janeiro de 2006. Ainda outros aspectos dos geradores de tensão PTAT e bandgap são descritos na aplicação US Ser. No. 12112,933, arquivado em 30 de abril de 2008 e Ser. N ° 12494 935, arquivado em 30 de junho de 2009, cujas descrições são aqui incorporadas por referência. 0022 Nos desenhos e especificações, foram reveladas concretizações típicas preferidas da invenção e, embora se utilizem termos específicos, são usados apenas em um sentido genérico e descritivo e não para fins de limitação, sendo o escopo da invenção apresentado Nas seguintes reivindicações.
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