Este trabalho apresenta a modelagem e simulação de um microacelerômetro capacitivo de silício produzido pela técnica de fabricação em substrato. O princípio de funcionamento do dispositivo é apresentado, assim como, suas características geométricas oriundas do processo de microfabricação. Utilizou-se a descrição generalizada para identificar e subdividir os elementos físicos do dispositivo em termos de suas funcionalidades. Por meio dessa metodologia identificou-se o elemento sensor elástico, o elemento sensor capacitivo e o condicionamento de sinal. As modelagens analíticas estática e dinâmica dos elementos sensores são apresentadas e os modelos obtidos são simulados usando o programa Matlab/Simulink. A validade de cada modelo é discutida e os resultados obtidos são relacionados às principais especificações do dispositivo. O modelo geométrico tridimensional do microacelerômetro é simulado numericamente usando o programa COMSOL Multiphysics. Os resultados obtidos numericamente são comparados com os analíticos e mostram uma excelente concordância, validando os modelos analíticos. .

Este trabalho apresenta o uso de técnicas de otimização, baseadas em Meta-Heurísticas, em vistas de propor melhorias no projeto e desempenho de um acelerômetro capacitivo, baseado na tecnologia de Sistemas Micro-Eletro-Mecânicos (Micro-Electro-Mechanical Systems - MEMS), desenvolvido dentro do escopo do projeto ACELERAD.A modelagem analítica é apresentada com enfoque em modelos analíticos alternativos, para representação do amortecimento por compressão em filmes finos de fluido, para baixas pressões, aplicados em dispositivos MEMS, visando refinar a modelagem do microacelerômetro do ponto de vista fluido-mecânico. Também são abordados alguns dos principais modelos semi-empíricos, aplicados na representação de comportamento térmico do material de constituição do elemento sensor. Um circuito elétrico analógico de interrogação do sensor é apresentado, a fim de compor o sistema elétrico do dispositivo, visando uma abordagem alternativa de interrogação do transdutor de aceleração MEMS. Também é apresentado um modelo do dispositivo, com a inclusão do modelo adotado para representar o amortecimento por compressão de filmes finos de fluido. O modelo refinado do transdutor de aceleração MEMS é empregado como um problema de otimização de caráter complexo, os quais são resolvíveis por métodos de resolução de problemas de otimização robustos, baseados em técnicas estocásticas. Os métodos PSO (ParticleSwarmOptimization) e BH (Black Hole) são aplicados ao problema, visando melhoria de performance dinâmica, e simultaneamente, a redução do tamanho total do dispositivo. Como resultado, foram obtidos duas novas configurações para o transdutor de aceleração, preservando-se o mesmo processo de fabricação dentro dos limites tecnológicos aplicáveis ao mesmo.A caracterização do microacelerômetro MEMS, fabricado no âmbito do projeto ACELERAD é iniciada e são apresentados os modelos que permitem estimar algumas das principais variáveis do dispositivo. Adicionalmente, foram realizadas as primeiras medidas experimentais do dispositivo em território nacional.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-02-10T18:22:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaMulticonversor.pdf: 3500266 bytes, checksum: 571c3ede894fd99997fdbd62bf7f9992 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-14T14:40:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaMulticonversor.pdf: 3500266 bytes, checksum: 571c3ede894fd99997fdbd62bf7f9992 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T14:40:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaMulticonversor.pdf: 3500266 bytes, checksum: 571c3ede894fd99997fdbd62bf7f9992 (MD5) Previous issue date: 2015-08-10 / Neste trabalho, é apresentado o projeto e desenvolvimento de um Sistema Multiconversor, baseado em uma Microrrede com barramento em corrente contínua e conversores estáticos CC-CC e CC-CA. Este sistema está localizado no Laboratório de Controle em Sistemas de Potência (LACSPOT) na Universidade Federal do Pará (UFPA). O Sistema Multiconversor consiste de três conversores estáticos, sendo dois na topologia abaixador Buck e o terceiro um inversor trifásico. O primeiro conversor alimenta um barramento de corrente contínua com tensão controlada, o qual fornece tensão para um segundo conversor Buck. No segundo conversor, é aplicada uma estratégia de controle de tensão de forma a manter a potência constante. O inversor também é alimentado através do barramento CC e pode ser conectado à rede elétrica de forma a permitir a realização de estudos com sistemas interligados e geração distribuída. Para a validação dos conversores Buck estudados neste trabalho, foram desenvolvidos controladores digitais, através do método indireto de projeto de controladores digitais. Ambos os controladores foram desenvolvidos a partir da leitura das tensões na saída dos dois conversores, com o intuito de manter a tensão e a potência constantes nos conversores primário e secundário, respectivamente. Além da dificuldade inerente de sistemas com incertezas no modelo matemático e não linearidades presentes em conversores estáticos, o conversor com controle de tensão alimenta o segundo conversor. Isto introduz características não lineares que podem, inclusive, provocar instabilidade na tensão do barramento. Por esse motivo, faz-se necessário desenvolver uma estratégia de controle com o intuito de se manter a tensão no barramento o mais próximo possível da tensão de referência. Por fim, uma série de testes é realizada tanto em simulação computacional, quanto no sistema real, com o intuito de verificar a eficácia das técnicas de controle estudadas e aplicadas. Os resultados obtidos mostram o bom desempenho da estratégia de controle para o Sistema Multiconversor. / This paper presents the design and development of a Multiconverter System based on a Microgrid comprised of a DC bus and static power converters DC-DC and DC-AC. This system is located at the Power Systems Control Laboratory (LACSPOT) at Federal University of Pará (UFPA). The Multiconverter System consists in three power converters, two in step-down Buck topology and the third a three-phase inverter. The first converter feeds a direct current voltage controlled bus that provides voltage to a second Buck converter. On the second Buck converter is also applied a voltage control strategy in order to maintain a constant power supply. The three-phase inverter is also powered by a DC bus can be connected to the local power grid, allowing studies with grid-tied systems and distributed generation. To test the buck converter studied in this work, were developed digital controllers, based on indirect digital control design method. Both controllers were developed using the output voltages as feedback signals in order to maintain the voltage and power as constant as possible, on the primary and secondary converters, respectively. Besides inner difficult in systems with parametric uncertainties and nonlinearities shown in power converters, the power converter with voltage control also feeds the second power converter. That introduces non-linear characteristics that may cause bar voltage instability. For that reason, it is necessary to develop a control strategy with the goal of keeping the voltage near to the voltage bus reference. To sum up, several tests were performed both in computer simulation, as in the real system in order to check the effectiveness of control techniques studied and applied. The obtained results shown that the Multiconverter System was able to provide a good performance under the designed control strategy.

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:18:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Atanazio_PauloFilipeBraghetto_M.pdf: 6727187 bytes, checksum: 90bbbbf904ffcce6757eeaeefe4abd96 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O propósito deste trabalho é, a partir dos conceitos de linhas de transmissão, teoria de filtros e o conhecimento pioneiro deste grupo acerca das chaves MEMS de RF, propor duas aplicações reais baseadas nesta estrutura singular: um deslocador de fase e um filtro sintonizável na faixa de 0,1-35GHz e banda Ku (12,4-18GHz) respectivamente. Uma abordagem puramente eletromecânica é realizada na etapa inicial, observando a tensão de ativação da chave para diferentes formas estruturais, desmistificando a histerese mecânica, fenômeno intrínseco a este tipo de dispositivo. Na segunda fase do trabalho é feito um detalhamento do comportamento eletromagnético da chave MEMS, explorando fortemente a extração dos parâmetros elétricos e sua inserção em outros circuitos. Por fim, a implementação do filtro sintonizável e do deslocador de fase realizouse baseada nos conceitos de DMTL - Distributed MEMS Trasmission Lines - onde tanto a seleção da frequência central de passagem do filtro, quanto o comprimento elétrico total do deslocador são controladas pela capacitância variável da chave MEMS, de acordo com uma tensão de controle DC aplicada. / Abstract: The purpose of this work is, based on transmission line concepts, filter theory and the pioneer knowledge of this group about RF MEMS Switches, propose two physical applications employing this singular structure: a phase shifter and a tunable filter at 0.1 - 35GHz range and Ku band respectively. A purely electromechanical approach is done at the initial step, observing the switch pull-in voltages for several structural geometries, demystifying the mechanical hysteresis, intrinsic phenomena of this kind of device. On the second phase of the work, the MEMS switch electromagnetic behavior is detailed, strongly exploring the electrical parameters extraction and its application on other types of circuits. Finally, the tunable filter and phase shifter are implemented through DMTL - Distributed MEMS Transmission Lines - concepts, where frequency selection and the amount of phase shifting are controlled by the variable switch capacitance according to the applied DC control voltage. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by JACIARA CRISTINA ALMEIDA DO AMARAL (jaciaramaral@ufpa.br) on 2018-09-13T14:37:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Nathalya Nascimento (2018).pdf: 1277173 bytes, checksum: 50e3ce0bfbbec5baec9fa69b64edff66 (MD5) / Approved for entry into archive by JACIARA CRISTINA ALMEIDA DO AMARAL (jaciaramaral@ufpa.br) on 2018-09-13T14:38:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Nathalya Nascimento (2018).pdf: 1277173 bytes, checksum: 50e3ce0bfbbec5baec9fa69b64edff66 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-13T14:38:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Nathalya Nascimento (2018).pdf: 1277173 bytes, checksum: 50e3ce0bfbbec5baec9fa69b64edff66 (MD5) Previous issue date: 2018-07-17 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A postura humana pode ser definida como o equilíbrio entre estruturas ósseas e musculares do corpo humano, através dela é possível diagnosticar e tratar diversas patologias, por isso à ciência esta em busca de métodos quantitativos e precisos para sua análise. Uma postura ereta correta é considerada um bom marcador de saúde, tornando imprescindível a avaliação para um prognóstico terapêutico favorável. Em virtude disso, é necessária a elaboração de novas ferramentas de avaliação postural com menores erros matemáticos e metodológicos para obtenção de resultados precisos e confiáveis para a clínica e pesquisa. O objetivo desta pesquisa é apresentar uma nova ferramenta de avaliação postural, baseada em um braço eletromecânico que permite medir pontos no universo tridimensional. O protótipo foi desenvolvido e aperfeiçoado a fim de reduzir os erros no momento da coleta dos dados, para isto foi utilizado um sensor de efeito Hall. O programa permite avaliar 24 relações entre os pontos, além da coluna vertebral analisando a distância em milímetros e o ângulo em graus entre um acidente anatômico e outro nas vistas anterior, lateral direita, posterior e lateral esquerda. Os testes iniciais foram realizados nos eixos X e Y em um modelo angular, desenhado em ângulos de 10 em 10 graus e obteve baixa variabilidade em suas medidas, enfatizando a alta precisão do sistema de medição do protótipo. Dessa forma, foi possível desenvolver um novo método de avaliação postural com baixo custo, alta precisão em seus resultados para a utilização na prática clínica, na pesquisa e posteriormente a inserção no sistema único de saúde. / The human posture can be defined as the balance between bone and muscle structures of the human body, through which it is possible to diagnose and treat various pathologies, so that science is in search of quantitative and precise methods for its analysis. A correct upright posture is considered a good health marker, making evaluation essential for a favorable therapeutic prognosis. As a result, it is necessary to develop new tools for postural evaluation with less mathematical and methodological errors to obtain accurate and reliable results for the clinic and research. The objective of this research is to present a new tool for postural evaluation, based on an electromechanical arm that allows measuring points in the three dimensional universe. The prototype was developed and improved in order to reduce errors at the time of data collection, for which a Hall effect sensor was used. The program allows to evaluate 24 relations between the points, in addition to the vertebral column analyzing the distance in millimeters and the angle in degrees between an anatomical accident and another in the anterior views, lateral right, posterior and left lateral. The initial tests were performed on the X and Y axes in an angular model, drawn at 10-degree angles and obtained low variability in their measurements, emphasizing the high accuracy of the prototype measuring system. Thus, it was possible to develop a new method of postural evaluation with low cost, high accuracy in its results for use in clinical practice, research and later insertion in the single health system.

Orientador: Jose Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T17:29:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Biasotto_Cleber_M.pdf: 4466326 bytes, checksum: 75500d469b99d21f5c40a3214a755168 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho, filmes finos de nitreto (SixNy), oxido (SiOx) e oxinitreto (SiOxNy) de silicio sobre substrato de silicio, obtidos através da deposição química a partir da fase vapor auxiliada por plasma remoto (RPCVD), foram caracterizados e estudados para aplicações em micromáquinas (micromachining) ou sistemas micro-eletro-mecanico (MEMS). Os filmes de nitreto de silicio (SixNy) foram obtidos para aplicação em estruturas suspensas (pontes e membranas) e como mascara de proteção de dispositivos MOS para remoção do substrato, utilizando os processos de corrosão úmida do substrato de silicio pelas faces superior (front-side bulk micromachining) e inferior (back-side bulk micromachining), respectivamente. Os filmes de oxido de silicio (SiOx) foram aplicados como camada sacrificial em processos de obtenção de estruturas suspensas empregando a técnica de remoção de camadas sacrificiais na superfície (surface micromachining). Os filmes de oxinitreto de silicio (SiOxNy) foram obtidos como filmes alternativos para aplicação em estruturas suspensas (pontes e membranas), utilizando os processos de corrosão úmida do substrato de silicio pela face superior (front-side bulk micromachining). A fabricação destas estruturas e primordial para o desenvolvimento de micro-sensores e micro-atuadores. Neste trabalho foram revisadas as técnicas de processamento CVD (Chemical Vapor Deposition), apresentando a justificativa da escolha do reator ECR (Electron Cyclotron Resonance), que utiliza a tecnologia CVD com Plasma Remoto (RPCVD) para as deposições / Abstract: In this work, silicon nitride (SixNy), oxide (SiOx) and oxynitride (SiOxNy) thin films obtained by remote plasma chemical vapor deposition (RPCVD) on silicon substrate were studied and characterized for micromachining or micro electro-mechanical system (MEMS) applications. Silicon nitride films (SixNy) were used in suspended structures (membranes and bridges) and as MOS device protection mask against wet substrate etching, obtained by wet substrate etching processes using the front-side and back-side bulk micromachining techniques, respectively. Silicon oxide films (SiOx) were employed as sacrificial layers to obtain suspended surface structures using the surface micromachining technique. Silicon oxynitride (SiOxNy) films were used as alternative films in suspended structures (membranes and bridges), using the front-side bulk micromachining technique. The fabrication of these structures is primordial for the micro sensor and actuator development. In these work, CVD (Chemical Vapor Deposition) techniques are revised, presenting the choice justification of ECR (Electron Cyclotron Resonance) reactor, which uses RPCVD technology for the depositions / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Otavio Saraiva Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_LuizClaudioMarangonide_D.pdf: 9710529 bytes, checksum: 4fc22426f2b4d1d845715c4742df71a2 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Scanners são dispositivos que defletem um feixe luminoso e transfonnam um feixe puntual em uma linha de varredura, com amplitude e freqüência controladas. Diversos equipamentos utilizam este padrão luminoso para codificar ou decodificar infonnações, exemplos mais comuns são os leitores de código de barras de bancada, utilizados em supennercados, e as impressoras laser. V ários fenômenos podem ser empregados para defletir um feixe luminoso. Neste trabalho, os scanners utilizam o princípio da reflexão da luz por um espelho em movimento hannônico e ressonante sob ação de forças de origem eletromagnética. Tais forças são geradas pela interação de correntes induzi das na annadura, com o campo magnético produzido por ímãs pennanentes. A principal vantagem deste tipo de scanner é a ausência de conexões elétricas entre as partes móveis e fixas do dispositivo, o que simplifica o processo de fabricação e o toma mais robusto e menos suceptível a falhas. Parte dos scanners similares existentes atualmente são dispositivos eletro-mecânicos complexos, fabricados em série. Trabalhos anteriores demonstraram a viabilidade da geometria planar e da utilização de processos de fabricação em lotes, derivados da microeletrônica, neste tipo de scanner. Os protótipos fabricados, embora funcionais, apresentaram consumo de potência acima da média para este tipo de dispositivo, o que demonstrava a necessidade de melhorias em seu projeto. O processo de fabricação, embora confiável, foi desenvolvido com materiais e métodos baseados no Silício e originários da microeletrônica, o que dificultava sua implantação em indústrias em território nacional. Neste trabalho, foram pr9postos aprimoramentos à tecnologia dos scanners ressonantes planares atuados por indução para tomar seu desempenho compatível com o d~ dispositivos similares, e também para viabilizar sua fabricação utilizando materiais e métodos disponíveis no país. Uma metodologia de projeto, em conjunto com uma série de contribuições ao modelo, foi proposta e avaliada. Para viabilizar a fabricação propôs-se a utilização do Bronze-fosforoso, como material estrutural, e a utilização de foto-fabricação, como processo de fabricação. As contribuições propostas neste trabalho possibilitaram a redução do consumo de potência de 2, 2 W para cerca de 5 m W por grau óptico, e o aumento da freqüência de operação do circuito de cerca de 1 kHz para 4 kHz, com um ângulo de deflexão óptico típico de 20° pico-a-pico, parâmetros compatíveis com os de dispositivos similares, mas mecanicamente mais complexos e fabricados por processo serial / Abstract: Scanners are devices that deftects a light beam and converts a spot light in a well controlled amplitude and frequency scan line. Several applications uses the generated pattem to code or decode data, common examples ar,e barcode readers, and laser printers. A light beam can be deftected by different means. In this work, the scanner deftects the light by reftection in a moving mirror, in a resonant and harmonic movement, subjected to forces of electromagnetic nature. Such forces are generated by the interaction between an induced current in the armature, and a magnetic field, generated by permanent magnets. The main advantage of this kind of scanner is the absence of electrical connections between the mobile, and fixed parts of the device, that simplifies the fabrication process, and make its more reliable and less fault susceptible. Part of the similar devices available today are complex eIectro-mechanical devices, manufactured by serial processo Earlier works established that the planar geometry, and the use of batch fabrication process, derived from microelectronics, are feasible with this kind of device. A1though functional, the earlier prototypes presented a high power consumption, that shown the demand for an improved designo The Silicon-based fabrication process adopted makes the use of materiaIs and methods that are not readily accessible to the Brazilian industry. In this work improvements were proposed to the induction actuated planar resonant scanners technology. The goal was to make its performance compatible with the performance of similar devices, and to enable its fabrication using materiaIs and methods available to the Brazilian industry. A design m~thodology, and a set of model contributions were proposed and validated. The use of Phosphor-bronze, as structural material, and the photqfabrication process, as the machining method, were proposed as an option to the Silicon-based fabrication method. The contributions ofthis work had enabled the reduction ofthe power consumptlon from 2,2 W to about 5 m W per optical degree, and an increase in the working frequency from 1 kHz to 4kHz, with a optical deftection angle of about 20° peak-to-peak. Such parameters are fully compatible with similar devices, mechanically more complexes and manufactured by serial processes / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T01:55:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AndreTavoradeAlbuquerque_D.pdf: 5543671 bytes, checksum: 26990143f84fbd9e80d60304ebc8febc (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho apresenta dois tópicos de pesquisa, o primeiro é referente ao projeto e desenvolvimento da tecnologia de fabricação de Chaves MEMS (Micro Electro Mechanical System) de RF e o segundo é o projeto de circuitos integrados. No que se refere a chaves MEMS, descreve-se o processo e a metodologia para projeto de Chaves MEMS paralela sobre linha de transmissão coplanar (CPW). A estrutura é composta de uma ponte metálica suspensa em ambos os lados por dois postes metálicos conectados ao plano de terra. As chaves são projetadas para uma baixa tensão de ativação (16 V) e com larga banda de operação em freqüência (400 MHz ¿ 4GHz) possibilitando seu uso na maioria dos padrões de sistemas de comunicação. Também é descrita a metodologia do projeto auxiliado por simulações eletromecânicas e eletromagnéticas e finalmente é apresentada a caracterização de 4 chaves construídas. Após extensa pesquisa na literatura técnico-científica, foi identificado que este é o primeiro trabalho no Brasil dedicado ao desenvolvimento de tecnologia de fabricação de chaves MEMS. Os projetos de circuitos integrados foram realizados em tecnologia CMOS 0,35 µm e incluem: multiplicador de tensão e oscilador em anel, chaveador SPDT (Single Pole Double Through), amplificador de baixo ruído e modulador BPSK. Sendo os circuitos multiplicador de tensão e oscilador em anel projetados para aplicações em chaves MEMS. Os circuitos SPDT, amplificador de baixo ruído e modulador BPSK são parte integrante de Front-End de RF, com recepção em 1,8 GHz (banda D - GSM) e transmissão em 868,3 MHz (padrão Zigbee). São descritos os guias de projeto para cada circuito com simulações e desenho de layout. Especificamente para os circuitos, multiplicador de tensão e amplificador de baixo ruído são apresentadas novas topologias. Estes dois circuitos estão em via de preparação de patente. Finalmente, as caracterizações de cada circuito são apresentadas, com exceção do modulador BPSK / Abstract: This work presents two main research topics: the first refers to the design and the development of a fabrication technology for RF MEMS (Micro Electromechanical Systems) Switches and the second to the design of RF integrated circuits. In relation to MEMS switches, it describes the fabrication process and the design methodology of Shunt MEMS switches over a coplanar transmission line (CPW). The structure is composed by a metallic bridge anchored on both ends by two metallic posts connected to the ground plane. The switches are designed to operate at low activation voltage (16 V) and with a large band of operating frequency (400 MHz ¿ 4GHz), making possible its use in many communication systems. It is also described a design methodology assisted by electromechanical and electromagnetic simulations, and finally it is presented the characterization of 4 switches. After extensive search in technical literature, it was identified that this is the first work in Brazil dedicated to the technology development and fabrication of MEMS switches. The integrated circuits designs are realized in CMOS 0.35 µm technology and includes: charge pump and ring oscillator, SPDT switcher (Single Pole Double Through), low noise amplifier and BPSK modulator. The circuits charge pump and ring oscillator are intended to MEMS switches applications. The circuits SPDT, low noise amplifier and BPSK modulator are integrating parts of a RF Front-End, with reception at 1.8 GHz (band D ¿ GSM) and transmission at 868.3 MHz (ZigBee standard). The design guidelines to each circuit are described, with simulations and layout drawing. Specifically to the circuits charge pump and low noise amplifier, it is presented new topologies with innovation in the area. These two circuits have their patent process under preparation. Finally, the characterization of each circuit is presented, with exception of the BPSK modulator / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Renato Pavanello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T08:49:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PoelFilho_CornelisJoannesvander_D.pdf: 8296875 bytes, checksum: 048da8ba9cfe029f98229ac0b593f989 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Microsistemas eletromecânicos geralmente têm seu princípio de funcionamento baseado na interação entre dois ou mais campos físicos. Para seu projeto são necessárias ferramentas de simulação multi-domínios. Este trabalho visa estudar o fenômeno de acoplamento eletromecânico em microsistemas e construir uma ferramenta de simulação numérica para este tipo de problema. São apresentados métodos de análise estática, modal e transiente baseados em modelos de elementos finitos e de ordem reduzida. Na análise estática cada domínio é resolvido separadamente. Foi mostrado um método de transferência das forças eletrostáticas para o domínio mecânico e proposto e testado um esquema de atualização da malha elétrica. Para a análise dinâmica transiente foi implementado um método de Newmark adaptado de forma a considerar os efeitos do acoplamento eletromecânico. Outro método de análise dinâmica apresentado é baseado numa estratégia de perturbação do sistema em equilíbrio em conjunto com a resolução de um problema de autovalor / autovetor. O método de perturbação fornece diretamente as freqüências naturais de vibração do sistema acoplado. A técnica de redução de ordem apresentada é baseada numa projeção de Galerkin da equação diferencial governante utilizando como funções de base os modos empíricos do sistema dinâmico. Um programa computacional para modelagem numérica multi-domínios com solução particionada para o acoplamento eletromecânico foi proposto e implementado. O código computacional, denominado MefLab, onde os métodos numéricos foram programados, usa o paradigma de orientação a objetos e a linguagem C++. Resultados com as diversas metodologias são mostrados e analisados / Abstract: Microelectromechanical systems have their working principIes based on the interaction between two or more physical fields. To design them, multi-physics simulation tools are needed. This work aims to study the coupled field effects in microsystems and build a computer code for numerical simulation of this problem. Static, dynamic modal and transient methods are introduced. They are based on finite elements and reduced order models. The static analysis is done by a staggered treatment. A method for transfering electrostatic pressures to the mechanical domain was shown and a mesh updating scheme was proposed and tested. For the transient analysis, in order to consider the electromechanical coupling effects, an adaptation was inserted in the classical Newmark direct integration method. A dynamical modal method based in a perturbation strategy was presented. It involves the staggered static algorithm and the solution of an eigenvalue/eigenvector problem. This method is able to give the natural coupled frequencies of the system with low computational costs. A reduced order modeI was constructed by using a Galekin projection of the governing differential equations in an empirical basis. This basis was obtained through results of transient finite element analysis. A multi-domain project with staggered procedures for the electromechanical coupling was proposed and implemented. It refers to the software MefLab++, a computer code written in C++ where numerical strategies are programmed according to the oriented object paradigm. Numerical results for the static, dynamic modal and transient methodologies are shown / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica