Resumen

En este artículo se presenta una topología novedosa para controladores polivalentes de sensores y actuadores MEMS, adecuada para su integración en procesos CMOS de alto voltaje (HV) de bajo coste, sin triple pozo. El voltaje de salida del driver, VMEMS, puede programarse en un amplio rango simétrico de valores positivos y negativos, estando el voltaje de salida máximo limitado únicamente por el voltaje de drenaje-fuente máximo que pueden soportar los transistores HV. El excitador también puede cortocircuitar su salida a la línea de tierra y dejarla flotando. Consta de generadores para grandes tensiones positivas y negativas seguidos de un LDO para cada polaridad que garantiza que el VMEMS tenga un nivel bien controlado y un rizado muy bajo. Los LDO también ayudan a implementar los modos de funcionamiento con salida a tierra y flotante. La mayor parte de la circuitería necesaria está integrada en un ASIC CMOS de alta tensión: los controladores de los grandes generadores de tensión, los amplificadores de error de los LDO, el DAC utilizado para programar el nivel de VMEMS y sus circuitos de apoyo. Así pues, sólo las etapas de potencia de los grandes generadores de tensión, los transistores de paso de los LDO y dos resistencias para la red de realimentación de los LDO son discretos. Para esta última se ideó una configuración adecuada que permite que la red de resistencias externas sea compartida por los dos LDO y evita que se desarrollen tensiones negativas en los pines del ASIC. Se presentan con cierto detalle dos implementaciones de circuito de la topología propuesta, diseñadas en un proceso CMOS HV de 0,18 μm de bajo coste. Los resultados de la simulación demuestran que realizan los modos de funcionamiento requeridos y proporcionan tensiones VMEMS programables con pasos de 100 mV o 200 mV, entre -20 V y 20 V o entre -45 V y 45 V, respectivamente. El rizado de la tensión de salida es relativamente pequeño, sólo 3,4 mVpkpk en la primera implementación y 17 mVpkpk en la segunda. Por tanto, ambos circuitos son adecuados para polarizar y controlar una amplia gama de dispositivos MEMS, incluidos los espejos MEMS utilizados en aplicaciones como la tomografía de coherencia óptica endoscópica.

• Materias:Biotecnología Minería de datos Redes de sensores Sistema de sensores Tecnología de sensores
• Subjects:Biotechnology Data mining Sensor networks Sensor system Sensor technology
• Palabras claves:grandes generadores de tensión, ldos, tensiones negativas, tomografía de coherencia óptica endoscópica, proceso μm hv cmos, hv cmos asic, red de realimentación ldo, tensión de salida driver, red de resistencias externas, tensión máxima de salida
• Keywords:large voltage generators, ldos, negative voltages, endoscopic optical coherence tomography, μm hv cmos process, hv cmos asic, ldo feedback network, driver output voltage, external resistor network, maximum output voltage