INF5490 RF MEMS. L10: RF MEMS resonatorer II. V2008, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

Like dokumenter
INF5490 RF MEMS. L8: RF MEMS resonatorer II

INF5490 RF MEMS. F8: RF MEMS resonatorer II. V2007, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

Løsning: V = Ed og C = Q/V. Spenningen ved maksimalt elektrisk felt er

Løsningsforslag til regneøving 5. Oppgave 1: a) Tegn tegningen for en eksklusiv eller port ved hjelp av NOG «NAND» porter.

Eksamensoppgave i TFY4190 Instrumentering

INF3400 Del 1 Teori og oppgaver Grunnleggende Digital CMOS

Løsningsforslag for regneøving 3

Ved opp -og utladning av kondensatorer varierer strøm og spenning. Det er vanlig å bruke små bokstaver for å angi øyeblikksverdier av størrelser.

Krefter og betinget bevegelser Arbeid og kinetisk energi

Forelesning nr.9 INF 1410

Enkle kretser med kapasitans og spole- bruk av datalogging.

INF5490 RF MEMS. L9: RF MEMS resonatorer III

Eksamensoppgave i TFY4190 Instrumentering

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Tekniske data Nominell strøm In, hovedkontakter

tiden - t er i teller og nevner og kan derfor strykes mot herandre og gi formelen:

INF5490 RF MEMS. L3: Modellering, design og analyse. V2008, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

Typiske eksamensspørsmål innen emnet INF5490 RF MEMS, våren 2007

INF5490 RF MEMS. F9: RF MEMS resonatorer III. V2007, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Newtons lover i to og tre dimensjoner

FYS3220 Oppgaver om Fourieranalyse

Typiske spørsmål til en muntlig eksamen i IN5490 RF MEMS, 2008

Betinget bevegelse neste uke: ingen forelesning (17. og 19.2) ingen data verksted (19. og 21.2) gruppetimer som vanlig

Arbeid og potensiell energi

Forelesning 4 og 5 MET3592 Økonometri ved David Kreiberg Vår c) Hva er kritisk verdi for testen dersom vi hadde valgt et signifikansnivå på 10%?

Eksamensoppgave i TFY4190 Instrumentering

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Go to and use the code Hva var viktig i siste forelesning? FYS-MEK

Bevegelse i én dimensjon

Eksamensoppgave i TFY4190 Instrumentering

Arbeid og potensiell energi

Betinget bevegelse

Betinget bevegelse

UNIVERSITETET I OSLO

Arbeid og kinetisk energi

Matematikk 1P-Y. Teknikk og industriell produksjon

Bevegelse i én dimensjon (2)

TR ansistor Alle henvisninger til figurer er relevant for Weste

H Ø G S K O L E N I B E R G E N Avdeling for lærerutdanning

Forelesning nr.7 IN 1080 Elektroniske systemer. Spoler og induksjon Praktiske anvendelser Nøyaktigere modeller for R, C og L

TFY4104 Fysikk Eksamen 18. desember 2013 Side 1 av 18

Øving 1: Bevegelse. Vektorer. Enheter.

INF L4: Utfordringer ved RF kretsdesign

INF 5490 RF MEMS. L7: RF MEMS faseskiftere. Resonatorer I

E K S A M E N S O P P G A V E : FAG: FYS105 Fysikk LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

INF5490 RF MEMS. L6: RF MEMS svitsjer, II

Repetisjon

Repetisjon

INF5490 RF MEMS. F6: RF MEMS svitsjer, II. V2007, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

INF3400 Del 5 Statisk digital CMOS

Løsningsforslag øving 9 Betongkonstruksjoner

INF 5490 RF MEMS. L9: RF MEMS faseskiftere. Resonatorer, I. V2007, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

Repetisjon Eksamensverksted i dag, kl , Entropia

av Erik Bédos, Matematisk Institutt, UiO, 25. mai 2007.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4160 BØLGEFYSIKK Torsdag 9. august 2007 kl

INF5490 RF MEMS. L3: Modellering, design og analyse

Løsningsforslag eksamen TFY des 2013

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Eksamensoppgave i FIN3006 Anvendt tidsserieøkonometri

IN 241 VLSI-konstruksjon Løsningsforslag til ukeoppgaver uke 36

Arbeid og potensiell energi

Bevegelsesmengde og kollisjoner

Eksamensoppgave i SØK3001 Økonometri I

Styring av romfartøy STE6122

INF5490 RF MEMS. L8: RF MEMS svitsjer, II. V2007, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

Sensorveiledning UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT. ECON 1310 Obligatorisk øvelsesoppgave våren 2012

Beskjeder. MAT1030 Diskret matematikk. Oppsummering. Oppsummering

t [0, t ]. Den er i bevegelse langs en bane. Med origo menes her nullpunktet

~/stat230/teori/bonus08.tex TN. V2008 Introduksjon til bonus og overskudd

INF5490 RF MEMS. F3: Modellering, design og analyse. V2007, Oddvar Søråsen Institutt for informatikk, UiO

Forelesning 26. MAT1030 Diskret Matematikk. Trær med rot. Litt repetisjon. Definisjon. Forelesning 26: Trær. Roger Antonsen

Bevegelse i én dimensjon

Del 13 og 14: Interkonnekt, design av ledere og designmarginer

41307 Kraftelektroniske motordrifter Løsningsforslag Kapittel 9 Likespenningsomformere- DC/DC omformere

INF 5490 RF MEMS. L10: Mikromekaniske filtre

Spesialisering: Anvendt makro 5. Modul

Arbeid og kinetisk energi

Arbeid og kinetisk energi

Forelesning 25. Trær. Dag Normann april Beskjeder. Oppsummering. Oppsummering

Arbeid og kinetisk energi

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer. RC-kretser

Mot3.: Støy i forsterkere med tilbakekobling

Bevegelse i én dimensjon (2)

Authorized Distributor. Bjørn Birkeland

Eksempel på symmetrisk feil: trefase kortslutning på kraftlinje.

MAT1030 Forelesning 26

Infoskriv ETØ-1/2016 Om beregning av inntektsrammer og kostnadsnorm for 2015

EKSAMENSOPPGAVE I FIN3005 MAKROFINANS ASSET PRICING

FYSIKK-OLYMPIADEN

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer

Aliasing: Aliasfrekvensene. Forelesning 19.februar Nyquist-Shannons samplingsteorem

Forelesning nr.7 INF 1411 Elektroniske systemer. Tidsrespons til reaktive kretser Integrasjon og derivasjon med RC-krester

Forelesning 14 REGRESJONSANALYSE II. Regresjonsanalyse. Slik settes modellen opp i SPSS

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer. RC-kretser

Oppgaveverksted 3, ECON 1310, h14

Styring av romfartøy STE6122

Potensiell energi Bevegelsesmengde og kollisjoner

Transkript:

INF549 RF MEMS L: RF MEMS resonaorer II 8, Oddvar Søråsen Insiu for informaikk, UiO

Dagens forelesning Laeral vibrerende resonaor: Kam-resonaoren irkemåe Dealer modellering A phasor -modellering B modellering ved konverering mellom mekanisk og elekrisk energidomene

Laeral og verikal bevegelse Laeral bevegelse i resonaoren arallel med subsrae Folde beam kam-srukur erikal bevegelse nese forelesning Loddre på subsrae lamped-clamped beam c-c beam Dobbelinnspen belke free-free beam f-f beam 3

Kam-resonaor Fas forankre kam bevegelig, oppheng kam Oppheng ved foldede færer, kompak ulegg Toal-kapasiansen mellom kammene kan varieres åryk spenning eller - genererer elekrosaisk kraf mellom vensre anker-kam og shule -kam. lae rekkes il vensre i plane 4

Dealer modellering Modellering av laeral kam-srukur hasor -modellering ala Uo, Berkeley Supler med ufyllende mellomregninger Konverering mellom energidomener Soff fra ULA I forelesning L modelleres c-c beam med referanse il boka T. Ioh e al: RF Technologies for Low ower Wireless ommunicaions, kap. : Transceiver Fron-End Archiecures Using ibraing Micromechanical Signal rocessors, by lark T.-. Nguyen 5

6

Beregningsprosedyre A. Berak kammen som en o-por og undersøk førs inngangsporen B. Når kammen beveger seg, vil inngangskapasiansen ha e fas e variabel ledd. Finn inngangssrømmen som funkson av forskyvningen, X, ved bevegelse D. Beregn inngangs-admiansen, Y moional admiance D. Y urykkes ved X D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k D3. F er avhengig av påryk spenning, E. Se inn og finn e urykk for Y dynamisk oppførsel F. Sammenlign med Y for en L--R-gren og finn ekvivalene elemener G. Se opp ekvivalenkresen for inngangsporen H. Finn ugangssrømmen for den gie inngangen I. Beregn forholde mellom ugangs- og inngangs-srøm forward curren gain J. Se opp en o-por ekvivalen-kres K. Se opp en komple o-por-modell 7

8 A. Berak kammen som en o-por og undersøk førs inngangsporen cos v v v d d v d dv i q v q D D D D & posiiv når >

B. Når kammen beveger seg, vil inngangskapasiansen ha e fas e variabel ledd...!! f f f f wih prop fied g n H g A m m ε ε general formula 9

. Finn inngangssrømmen som funkson av forskyvningen, X, ved bevegelse... d dv v d dv d d v d dv i D D v v d dv v v d dv cos cos cos _, cos, v v v where v doble frekvensen, lie ledd uenfor -resonansen

v i srøm inn i D-kapasiansen moional curren X I i moional curren phasor-form av moional curren srøm som funkson av bevegelse forskyvning

D. Beregn inngangs-admiansen, Y moional admiance D. Y urykkes ved X D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k forskyvning displacemen X I Y spenning F F X Y d d spenning forårsaker en elekrosaisk kraf Fd Fd er avhengig av m,b og k

3 D3. F er avhengig av påryk spenning, Forholde mellom kraf og spenning finnes av: v U F v U D D oensiell energi, vd uavhengig av Ikke-lineær forhold Linearisering rund D-punke v v v f F v v f F F D cos cos cos cos cos _, cos Innseing cos erm cos cos, v f v f d Sammenligne A-leddene LINEÆRT FORHOLD!

4 F F d d I phasor-form Forholde mellom forskyvning og kraf: b km m b m k Q Q m b m k m k s m b s m k k k bs ms F s X d / / / / _, / / D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k Disse verdiene sees inn [ ] / Q k F X Q k s Q s k s F s X d s d

5 E. Se inn og finn e urykk for Y dynamisk oppførsel [ ] / / Q k F F X Y d d η innføres [ ] [ ]... / / η η I Q k Y

Beregningsprosedyre A. Berak kammen som en o-por og undersøk førs inngangsporen B. Når kammen beveger seg, vil inngangskapasiansen ha e fas e variabel ledd. Finn inngangssrømmen som funkson av forskyvningen, X, ved bevegelse D. Beregn inngangs-admiansen, Y moional admiance D. Y urykkes ved X D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k D3. F er avhengig av påryk spenning, E. Se inn og finn e urykk for Y dynamisk oppførsel F. Sammenlign med Y for en L--R-gren og finn ekvivalene elemener G. Se opp ekvivalenkresen for inngangsporen H. Finn ugangssrømmen for den gie inngangen I. Beregn forholde mellom ugangs- og inngangs-srøm forward curren gain J. Se opp en o-por ekvivalen-kres K. Se opp en komple o-por-modell 6

F. 7

8 Srøm gennom L--R-gren / R L I Y sr L s s s s I R s sl I [ ] [ ] R L R L R Q Q R Q R Y L L _,... / _, Innfører

9 [ ] [ ] Q k Y Q Y / / / η Dee gir: Sammenlign med Resulae blir: / / / / / η η η η η Q km k Q m k m k Q R m k Q Q R m k m k k m L L m k k R I η Elekromagneisk koblingskoeffisien ed resonans opphever impedansene for L og hverandre

Beregningsprosedyre A. Berak kammen som en o-por og undersøk førs inngangsporen B. Når kammen beveger seg, vil inngangskapasiansen ha e fas e variabel ledd. Finn inngangssrømmen som funkson av forskyvningen, X, ved bevegelse D. Beregn inngangs-admiansen, Y moional admiance D. Y urykkes ved X D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k D3. F er avhengig av påryk spenning, E. Se inn og finn e urykk for Y dynamisk oppførsel F. Sammenlign med Y for en L--R-gren og finn ekvivalene elemener G. Se opp ekvivalenkresen for inngangsporen H. Finn ugangssrømmen for den gie inngangen I. Beregn forholde mellom ugangs- og inngangs-srøm forward curren gain J. Se opp en o-por ekvivalen-kres K. Se opp en komple o-por-modell

G.

Beregningsprosedyre A. Berak kammen som en o-por og undersøk førs inngangsporen B. Når kammen beveger seg, vil inngangskapasiansen ha e fas e variabel ledd. Finn inngangssrømmen som funkson av forskyvningen, X, ved bevegelse D. Beregn inngangs-admiansen, Y moional admiance D. Y urykkes ved X D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k D3. F er avhengig av påryk spenning, E. Se inn og finn e urykk for Y dynamisk oppførsel F. Sammenlign med Y for en L--R-gren og finn ekvivalene elemener G. Se opp ekvivalenkresen for inngangsporen H. Finn ugangssrømmen for den gie inngangen I. Beregn forholde mellom ugangs- og inngangs-srøm forward curren gain J. Se opp en o-por ekvivalen-kres K. Se opp en komple o-por-modell

3 H. Beregning av ugangssrøm mfr. inngangssrøm pga. bevegelse i Denne bevegelsen gør a ugangskapasiansen også endrer seg. Ugangssrøm pga. bevegelse v, korslue i [ ] [ ] / / / / k Q I F F Q k X X I d d spenning kraf forskyvning srøm I phasor-form

4 I. Beregn forholde mellom ugangs- og inngangssrøm forward curren gain Forward curren gain X X I I Φ _, Φ I I

Beregningsprosedyre A. Berak kammen som en o-por og undersøk førs inngangsporen B. Når kammen beveger seg, vil inngangskapasiansen ha e fas e variabel ledd. Finn inngangssrømmen som funkson av forskyvningen, X, ved bevegelse D. Beregn inngangs-admiansen, Y moional admiance D. Y urykkes ved X D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k D3. F er avhengig av påryk spenning, E. Se inn og finn e urykk for Y dynamisk oppførsel F. Sammenlign med Y for en L--R-gren og finn ekvivalene elemener G. Se opp ekvivalenkresen for inngangsporen H. Finn ugangssrømmen for den gie inngangen I. Beregn forholde mellom ugangs- og inngangs-srøm forward curren gain J. Se opp en o-por ekvivalen-kres K. Se opp en komple o-por-modell 5

J. 6

Beregningsprosedyre A. Berak kammen som en o-por og undersøk førs inngangsporen B. Når kammen beveger seg, vil inngangskapasiansen ha e fas e variabel ledd. Finn inngangssrømmen som funkson av forskyvningen, X, ved bevegelse D. Beregn inngangs-admiansen, Y moional admiance D. Y urykkes ved X D. X er avhengig av den elekrosaiske krafen, F, sam m, b og k D3. F er avhengig av påryk spenning, E. Se inn og finn e urykk for Y dynamisk oppførsel F. Sammenlign med Y for en L--R-gren og finn ekvivalene elemener G. Se opp ekvivalenkresen for inngangsporen H. Finn ugangssrømmen for den gie inngangen I. Beregn forholde mellom ugangs- og inngangs-srøm forward curren gain J. Se opp en o-por ekvivalen-kres K. Se opp en komple o-por-modell 7

K. 8

9

Alernaiv modellering Benye konverering mellom mekanisk og elekrisk energidomene Slides fra ULA Ufylles ved noaer 3

3

Konvereringer mellom energidomener Både verikale og laerale resonaor-srukurer kan beskrives ved en generaliser ikke-lineær kapasians,, som binder sammen energidomenene Elekrisk domene Mekanisk domene Transduser Sammenkobling hvor de ikke er energiap 3

rosedyre Transformer førs impedansene i de mekaniske domene il sin elekriske represenason De mekaniske komponenene modelleres som lumped diskree elekriske komponener NB! En befinner seg forsa i de mekaniske domene! /k L m R b ower-variablene Effor kraf spenning Flow hasighe srøm 33

Sammenkobling av forskellige energidomener. Hver av energidomenene omformes il sin elekriske ekvivalen. Domenene forbindes med en generaliser ikke-lineær kapasians, 3. Transformaor og gyraor kan benyes il sammenkobling hvis de er en lineær sammenheng mellom power-variablene! roblem: Transduser er generel IKKE en lineær -por 4. Må linearisere -por ransduseren for å kunne ersae den med en ransformaor 5. Transformaoren kan fernes ved a komponenverdiene regnes om il nye verdier Elekromekanisk koblingskoeffisien benyes! vindingsall urn raio Resulae er e felles skema 34

Inerakson mellom energidomener Ana lineær sammenheng mellom power-variablene E lineær -por elemen kan benyes Bruk av ransformaor eller gyraor effek inn effek u IKKE TA 35

Transformaor Eks. Binder sammen og F n urns raio vindingsall 36

Gyraor 37

38 Impedanser ransformeres n koblingskoeffisienen mellom energidomenene s Z n f e n f n e n f e s Z f e s Z in in

39

4

rosedyre Se på relasonen mellom effors og flows i de domenene Effors: beregningsprosedyre. Sar med poensiell energi. Beregn kraf 3. erurbasoner rund D-likevek 4. Finn forholde mellom A-leddene Gir en lineær sammenheng 4

Forhold mellom effors effor mek domene kons. * effor elekrisk domene 4

Tilsvarende gelder for forholde mellom FLOWS: flow elekrisk domene - kons. * flow mekanisk domene 43

Srømrening, mek domene Flow i de mek domene er definer posiiv inn mo -por ransduser elger a srømmen går u av -por. Derved får vi: Srøm går inn i de elekriske domene forårsaker ilrekningskraf på kammen færa srekkes poensiell energi bygges opp analog med a /k-kondensaoren lades Økning i srøm ladning på kondensaoren øker ilrekningskrafen øker displacemen minker 44

En samsvarende relason både mellom effors og flows effor mekanisk domene n * effor elekrisk domene flow mekanisk domene -/n * flow elekrisk domene En lineariser kapasiiv ransduser i form av en ransformaor kan benyes! 45

46

47 Transformason av impedanser k n s k n s n s n b R n R n m L n sm sl n sl z n z el mek el mek el el mek el mek el Spole Mosand Kondensaor

48

Begge meodene ender opp med samme kres: 49

5

Kam-resonaor, oppsummering Oppsummering fra modelleringen: Kraf: Fe ½ d/d ^krafen er allid ilrekkende Inngangs-signal a * cos Fe ~ a^ * ½ [ cos ] Krafen som driver er inngangs-frekvensen D: UØNSKET Legge il D forspenning, d Fe ~ d ^ d * a * cos negliserbar ledd av eklegger lineariser A kraf-komponen ~ d * a, som varierer med a sin frekvens, øker når finger-overlappingen øker kam beveges ε * A/d A kam-ykkelse * overlapps-lengde d/d konsan for e gi design lineær forandring, er proporsonal med lengde-variason 5

Kam-resonaor, ugangssrøm De dannes en idsvarierende kapasians ved ugangs-kammen Beregning av ugangssrøm når d holdes konsan og verdien av varierer I d/d Q d/d * d * d/d d * d/d * d/d I d* d/d* * _ma I ploe mo frekvens, viser B-karakerisikk 5

Kam-resonaor, færsivhe Færsivhe il enkel c-c beam som bøyes il siden k_beam cons * E * * w/l ep3 E Youngs modul, ykkelse, w bredde, L lengde For eksemple i figur 7.9: cons k_oal * k_beam 53

Design-paramere For å få høyere resonans-frekvens: Toal færsivhe må økes Bevegelses-massen må ava anskelig å få il dee fordi de rengs e viss anall fingre For å få god nok elekrosaisk innkobling spenning kraf Oppløsningen i prosessen begrenser hvor små de laerale srukurene kan gøres Eks. L µm, w.µm, enkrysall Si-belke fr 4 MHz Frekvens kan økes ved å bruke e anne maeriale med sørre E/ρ enn Si E/ρ sier noe om færsivheen i forhold il yngden Aluminium og ian har E/ρ lavere enn for Si Si carbide, poly diamond har E/ρ høyere enn for Si poly diamond er forskningsema 54