ES2246693B1 - Circuito integrado con matriz de conexion analogica. - Google Patents
Circuito integrado con matriz de conexion analogica.Info
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Abstract
Circuito integrado con matriz de conexión analógica. El circuito integrado comprende una matriz de conexión analógica que presenta una pluralidad de contactos analógicos de e/s (2). Los contactos analógicos de e/s (2) presentan una pluralidad de interconexiones (4) eléctricas entre sí a través de unos relés miniaturizados, donde cada uno de los relés miniaturizados comprende un elemento conductor (7) dispuesto en un espacio intermedio (25), dicho elemento conductor (7) siendo apto para efectuar un movimiento entre una primera posición y una segunda posición en función de una señal electromagnética de control y dicho elemento conductor (7) abriendo o cerrando un circuito eléctrico en función de si está en dicha primera posición o dicha segunda posición.
Description
Circuito integrado con matriz de conexión
analógica.
La invención se refiere a un circuito integrado
que comprende por lo menos una matriz de conexión analógica, donde
la matriz de conexión analógica presenta una pluralidad de
contactos analógicos de e/s (entrada/salida) que presentan una
pluralidad de interconexiones eléctricas entre sí a través de unos
elementos de conexión.
En la presente descripción y reivindicaciones se
emplea la expresión circuito integrado para indicar tanto un
circuito integrado monolítico, que contiene internamente un único
bloque de silicio, como un circuito integrado híbrido, que contiene
más de un bloque de silicio. También indica circuitos integrados del
tipo SiP (del inglés "System in a Package") o HDP (del inglés
High Density Package), que son circuitos integrados híbridos
complejos, que pueden incluir elementos discretos, como por ejemplo
resistencias, condensadores y/o bobinas, en el interior del
encapsulado de plástico. Un ejemplo de SiP es el Pentium III®
de INTEL.
de INTEL.
Son conocidas las matrices de conexión digital,
que permiten establecer conexiones eléctricas entre unos contactos
de e/s de la matriz de manera que se puede transmitir una
determinada señal digital de un contacto de e/s a otro contacto de
e/s. Asimismo son conocidas algunas matrices de conexión analógica
que cumplen una función parecida, si bien operan de una forma
diferente: las matrices de conexión digital solamente establecen
unas conexiones de entrada(s)
a salida(s) pero sin que haya una verdadera conexión eléctrica entre ambos sino que hay un circuito digital que recibe la señal digital de entrada y la regenera a la salida, mientras que en las matrices de conexión analógica no tiene lugar esta reconstrucción de la señal, sino que se establece una auténtica conexión eléctrica entre la entrada y la salida a través de la cual se transmite la señal analógica. Sin embargo, las matrices de conexión analógica conocidas tienen una pluralidad de inconvenientes que limitan su aplicación:
a salida(s) pero sin que haya una verdadera conexión eléctrica entre ambos sino que hay un circuito digital que recibe la señal digital de entrada y la regenera a la salida, mientras que en las matrices de conexión analógica no tiene lugar esta reconstrucción de la señal, sino que se establece una auténtica conexión eléctrica entre la entrada y la salida a través de la cual se transmite la señal analógica. Sin embargo, las matrices de conexión analógica conocidas tienen una pluralidad de inconvenientes que limitan su aplicación:
- emplean componentes voluminosos que no permiten
su integración en un circuito integrado, lo que limita enormemente
su empleo en una pluralidad de aplicaciones electrónicas
- presentan resistencias internas elevadas (por
ejemplo de 100 ohm o 200 ohm cuando está la conexión establecida,
con dispersiones de por ejemplo un 20% de dichos valores).
Dispositivos más sencillos, como pueden ser los multiplexores
analógicos, tienen resistencias superiores a 1 ohm, y usualmente
superiores a 10 ohm
- no pueden trabajar dentro de un rango de
frecuencias elevado, siendo únicamente posible trabajar a
frecuencias bajas (aproximadamente por debajo de los 10 MHz) o, por
el contrario, a frecuencias elevadas (por encima de los 500 MHz)
- tienen fuertes limitaciones por lo que respecta
al rango de la señal y la potencia de la misma. Usualmente están
limitados a señales comprendidas entre -15 V y +15 V, o, en otros
casos, pueden trabajar con señales de hasta 200 V pero requieren
una alimentación asimismo de 200 V y presentan una elevada
resistencia interna (más de 25 ohm).
Frecuentemente los inconvenientes anteriores
están interrelacionados entre sí, lo que provoca que una
determinada matriz de conexión analógica presente varios de los
inconvenientes anteriores simultáneamente.
En la presente descripción y reivindicaciones se
entenderá por matriz de conexión analógica un dispositivo con una
pluralidad de contactos analógicos de e/s (por lo menos cuatro),
donde cada uno de dichos contactos analógicos de e/s es empleable
indistintamente como entrada o como salida (es decir, no existe una
direccionalidad prefijada de forma obligatoria en la señal
transmitida), y donde cada uno de por lo menos dos de dichos
contactos analógicos de e/s puede ser conectado con por lo menos
uno de un grupo de por lo menos dos de los otros contactos
analógicos de e/s de una forma libremente elegible por el usuario,
donde las conexiones establecidas son reversibles, es decir, pueden
ser modificadas. Es decir, a modo de ejemplo, si se supone una
matriz con 8 contactos analógicos de e/s (e/s1, e/s2, ... e/s8),
entonces un contacto analógico de e/s (por ejemplo e/s1) debe ser
conectable con por lo menos dos de los restantes contactos
analógicos de e/s (por o ejemplo con e/s3 y e/s6, bien con
cualquiera de ellos o bien con ambos simultáneamente) y otro
contacto analógico de e/s (por ejemplo e/s4) debe ser conectable
asimismo con por lo menos dos de los restantes contactos analógicos
de e/s (por ejemplo con e/s7 y e/s8, o con e/s3 y e/s8, bien con
cualquiera de ellos o bien con ambos simultáneamente). Se puede
observar que en el ejemplo indicado e/s3 está repetido, ya que e/s3
puede ser conectable con e/s4 y e/s1 simultáneamente. Existen una
serie de dispositivos que no deben ser considerados matrices en el
sentido dado en la presente invención. Así, por ejemplo, los
multiplexores presentan una pluralidad de entradas y una salida,
pero las entradas son siempre entradas y no pueden ser una salida,
y viceversa. Adicionalmente, el multiplexor permite conectar una
entrada determinada (por ejemplo la nº 4) con la salida, o no
conectarla, pero no puede conectar la entrada nº4 con ninguna otra
entrada. Solamente hay un contacto (la salida) que puede ser
conectado con más de un contacto (cualquier de las entradas) y,
además, siempre de una forma alternativa, es decir, tampoco es
posible efectuar una conexión simultánea entre dos entradas y la
salida. Análogamente, los demultiplexores tienen una entrada y
muchas salidas, pero no son intercambiables entre sí, ni es posible
conectar cada una de las salidas con nada más que con la entrada.
Por lo tanto estos dispositivos no son matrices de conexión en el
sentido de la presente invención. También existen dispositivos con
una pluralidad de contactos analógicos de e/s los cuales, sin
embargo, tienen una estructura de conexionado interno tal que
cualquier contacto analógico de e/s determinado (por ejemplo el
nº5) puede ser conectado con otro (por ejemplo el nº 8) o no. Es
decir, entre ambos contactos hay un conexionado eléctrico que puede
ser abierto o cerrado a voluntad. Sin embargo la única posibilidad
de elección es conectar el contacto nº 5 con el 8 o dejarlo
totalmente desconectado, no siendo posible conectar el contacto nº 5
con ningún otro contacto del dispositivo. En el sentido de la
invención, este dispositivo tampoco es una matriz de conexión, sino
que es simplemente un conjunto de conexiones independientes
físicamente unidas en un chip.
La invención tiene por objeto superar estos
inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante un circuito
integrado del tipo indicado al principio caracterizado porque los
elementos de conexión son unos relés miniaturizados, donde cada uno
de los relés miniaturizados comprende un elemento conductor
dispuesto en un espacio intermedio, este elemento conductor siendo
apto para efectuar un movimiento entre una primera posición y una
segunda posición en función de una señal electromagnética de
control y abriendo o cerrando así un circuito eléctrico en función
de si está en la primera posición o la segunda posición.
Efectivamente, al emplear relés miniaturizados se
pueden resolver diversos inconvenientes. En la presente descripción
y reivindicaciones se entenderá por relé un dispositivo en el que
se cierra un circuito eléctrico mediante un contacto físico de un
elemento conductor con dos puntos del circuito eléctrico, y en que
se abre el circuito mediante la separación física del elemento
conductor de por lo menos uno de los puntos del circuito
eléctrico.
El empleo de relés miniaturizados permite
trabajar en un rango de frecuencias más elevado. Preferentemente la
matriz de conexión analógica es apta para conmutar señales que
estén en un rango de frecuencias entre 0 y más de 1 GHz, y muy
preferentemente entre 0 y más de 10 GHz.
También se pueden alcanzar resitencias internas
menores, ya que preferentemente el relé miniaturizado tiene una
resistencia de contacto menor de 100 miliohms y muy preferentemente
menor de 10 miliohms.
Adicionalmente, el empleo de relés miniaturizados
permite que la matriz de conexión analógica trabaje con rangos de
tensión y de potencia muy superiores a las posibles mediante
dispositivos de estado sólido o, al menos, de una forma mucho más
económica.
Ventajosamente cada relé miniaturizado tiene sus
dimensiones mayores (preferentemente los relés miniaturizados son
substancialmente aplanados, con una dimensión, el espesor, muy
inferior a la longitud y anchura) menores a 500 micras x 500
micras, y preferentemente menores a 100 micras x 100 micras. Ello
permite incluir más de 1000 relés en un circuito impreso de
aproximadamente 1 cm^{2}, y sería, a su vez, suficiente para
formar una matriz de 32 contactos analógicos de e/s totalmente
interconetados entre sí, como se describirá más adelante.
La obtención de un relé miniaturizado que permita
su integración en un circuito integrado es explicada más
adelante.
Un circuito integrado como el de la presente
invención permite un diseño de circuitos impresos mucho más
simplificado, ya que la interconexión entre los diversos elementos
discretos de un circuito impreso se puede conseguir de una forma
muy sencilla, simplemente disponiendo los elementos alrededor del
circuito integrado y uniéndolos con el circuito integrado.
Posteriormente, una adecuada programación permite establecer las
conexiones entre los elementos que interese. Asimismo, cualquier
ajuste, corrección o cambio de diseño puede ser realizada de una
forma mucho más sencilla. Incluso es posible incluir en el circuito
impreso algunos elementos redundantes o de valores similares, con
la intención de emplear finalmente solamente uno de ellos. El otro
quedará conectado al circuito integrado, pero la matriz de conexión
analógica no lo conectará a ningún otro elemento del circuito
eléctrico.
Otra ventaja es que permite un chequeo de todas
las conexiones eléctricas ya que, de hecho, se tiene acceso a todos
los contactos analógicos de e/s.
Otra ventaja adicional es la posibilidad de
ajustar filtros, amplificadores y otros sistemas de una forma
digitalizada, ya que se pueden incluir una serie de valores para un
componente analógico concreto, y se puede conectar cualquiera de
ellos en cada momento (uno o una pluralidad de los mismos), de
manera que siempre esté conectado aquel (o aquellos) con el que se
obtenga el mejor resultado. Por ejemplo, mediante 10 condensadores,
aptos para ser conectados o no mediante un circuito integrado de
acuerdo con la invención, es posible alcanzar una precisión de
sintonización de 10 bits.
Estas ventajas permiten reducir el número de
capas del circuito impreso a emplear, así como el área del mismo,
con el consiguiente ahorro en coste, tamaño y peso.
Ventajosamente el circuito integrado de acuerdo
con la invención comprende por lo menos una segunda matriz de
conexión analógica que presenta una pluralidad de segundos contactos
analógicos de e/s, los cuales presentan una pluralidad de
interconexiones eléctricas entre sí a través de unos segundos
elementos de conexión, estos segundos elementos de conexión siendo
unos relés miniaturizados, donde cada uno de los relés
miniaturizados comprende un elemento conductor dispuesto en un
espacio intermedio, que es apto para efectuar un movimiento entre o
una primera posición y una segunda posición en función de una señal
electromagnética de control y que abre o cierra un circuito
eléctrico en función de si está en la primera posición o la segunda
posición, donde una pluralidad de los contactos analógicos de e/s
están conectados eléctricamente a una pluralidad de los segundos
contactos analógicos de e/s.
Efectivamente, si se desea disponer de una
elevada cantidad de contactos analógicos de e/s, es posible
desarrollar una única matriz de conexión analógica que establezca
las conexiones entre los diversos contactos analógicos de e/s de
una forma directa. Sin embargo, ventajosamente se dispone de una
pluralidad de matrices de o conexión analógica (2 ó más)
inteconectadas entre sí. Para el usuario final, el conjunto (en
circuito integrado final) parece ser una única matriz de conexión
analógica, sin embargo el empleo de una pluralidad de matrices de
conexión analógica, cada una de ellas de menor cantidad de contactos
analógicos de e/s, permite disminuir la cantidad de relés
necesarios, manteniendo elevado el nivel de
interconectabilidad.
Desde un punto de vista de versatilidad,
preferentemente cada uno de los contactos analógicos de e/s
presenta una interconexión eléctrica con todos y cada unos de los
restantes contactos analógicos de e/s. De esta manera la
interconectabilidad es total y la flexibilidad y versatilidad
también. Por el mismo motivo en el caso de disponer de más de una
matriz de conexión analógica es asimismo ventajoso que cada uno de
los segundos contactos analógicos de e/s presente una interconexión
eléctrica con todos y cada uno de los restantes segundos contactos
analógicos de e/s.
Sin embargo, la interconectabilidad total puede
significar la necesidad de incluir una elevada cantidad de relés, y
puede ser conveniente sacrificar un cierto grado de
interconectabilidad a cambio de una menor complejidad y/o de la
posibilidad de poder disponer de una mayor cantidad de contactos
analógicos de e/s. En este sentido puede ser ventajoso que por lo
menos uno de los contactos analógicos de e/s carezca de una
interconexión eléctrica con por lo menos uno de los restantes
contactos analógicos de e/s.
La matriz de conexión analógica requiere recibir
una serie de señales de control, que serán las que establecerán de
una forma concreta las conexiones entre los diversos contactos
analógicos de e/s, abriendo o cerrando los relés correspondientes.
Estas señales son preferentemente generadas por un circuito de
control de los relés miniaturizados incluido en la matriz de
conexión analógica o, al menos, en el circuito integrado. En este
caso el circuito integrado dispondrá, por lo tanto, también de unos
contactos de control de e/s, mediante los cuales se programará,
gobernará y alimentará el circuito de control.
Preferentemente cada una de las interconexiones
eléctricas está formada por un único reté miniaturizado. Sin
embargo, puede ser conveniente, sobre todo en el caso de matrices
de conexión analógica complejas, incluir unos nodos de
interconexión internos de manera que algunas de las interconexiones
eléctricas esté formada por más de un relé miniaturizado y por lo
menos un nodo interno de interconexión. El incremento de
complejidad que significan las interconexiones eléctricas de este
tipo queda, sin embargo, compensada por la reducción de complejidad
de la matriz de conexión analógica en su conjunto.
La invención tiene asimismo por objeto un
circuito "universal" o circuito analógico programable.
Efectivamente gracias al empleo de una matriz de conexión analógica
como las anteriormente descritas, es posible diseñar un circuito que
tenga diversos elementos eléctricos pasivos (como preferentemente
resistencias, bobinas y/o condensadores) y/o activos (como
preferentemente amplificadores, transistores, diodos y/u otros
dispositivos semiconductores), así como combinaciones de los
mismos, pudiendo haber además elementos eléctricos del mismo tipo
pero de diversos valores, y todos ellos conectados a la matriz de
conexión analógica. Simplemente mediante una programación adecuada
de la matriz de conexión analógica se puede conseguir convertir ese
circuito "universal" en cualquier circuito específico que
cumpla una función eléctrica u electrónica concreta. Asimismo el
empleo de un circuito "universal" de este tipo permite
realizar rápidos cambios de diseño, mejoras o ajustes sobre diseños
anteriores, o correcciones de errores, todo ello simplemente
mediante una reprogramación de la matriz de conexión analógica.
Ello puede ser particularmente ventajoso en múltiples ocasiones, ya
que permite acelerar las etapas de diseño y, por ejemplo, puede ser
particularmente útil si se detecta un fallo de diseño cuando un
determinado producto está ya en la etapa de producción.
Efectivamente en este caso el problema puede ser resuelto mediante
una sencilla reprogramación de la matriz de conexión analógica, no
siendo necesario realizar ninguna modificación en los elementos
físicos que son montados en la línea de producción. Preferentemente
el circuito "universal" es un circuito impreso que comprende
por lo menos un circuito integrado con una matriz de conexión
analógica de acuerdo con la invención y una pluralidad de elementos
eléctricos activos y/o pasivos conectados eléctricamente a dicha
matriz de conexión analógica. Por otro lado, como ya se ha
comentado anteriormente es posible introducir determinados
elementos eléctricos, tanto activos como pasivos, en el interior de
circuitos integrados. Por lo tanto el circuito "universal"
puede ser asimismo preferentemente un circuito integrado que
comprende por lo menos una matriz de conexión analógica de acuerdo
con la invención y una pluralidad de elementos eléctricos activos
y/o pasivos conectados eléctricamente a dicha matriz de conexión
analógica. Lógicamente ambos conceptos son combinables, es decir se
puede instalar un circuito integrado que defina un circuito
"universal" en un circuito impreso de manera que el conjunto
defina otro circuito "universal". Por otro lado, es también
ventajoso un circuito impreso y/o un circuito integrado como los
anteriores que comprenda adicionalmente un circuito digital
programable.
Actualmente hay varias alternativas para la
realización de relés miniaturizados, en particular, dentro de la
tecnología denominada MEMS (micro electro-mechanical
systems - sistemas microelectromecánicos), Microsystems
(microsistemas) y/o Micromachines (micromáquinas). En principio
pueden clasificarse según el tipo de fuerza o mecanismo de
actuación que usan para mover el electrodo de contacto. Así, se
suelen clasificar como relés electrostáticos, magnéticos, térmicos o
piezoeléctricos. Cada uno de ellos tiene sus ventajas e
inconvenientes. Sin embargo las técnicas de miniaturización exigen
el empleo de tensiones de activación lo más pequeñas posibles y
superficies lo más pequeñas posibles. Los relés conocidos en el
estado de la técnica tienen diversos problemas para poder avanzar
en este sentido.
Una forma de reducir la tensión de activación es
precisamente incrementar las superficies del relé, lo que dificulta
su miniaturización, aparte de ser más sensible a la aparición de
deformaciones lo que reduce la vida útil y fiabilidad del relé. En
los relés electrostáticos, otra solución para disminuir la tensión
de activación es reducir mucho el espacio entre los electrodos, o
emplear electrodos muy delgados o emplear materiales especiales, de
manera que la fuerza mecánica de recuperación sea muy baja. Sin
embargo esto trae consigo otros problemas de enganchamiento, ya que
las fuerzas de capilaridad se hacen muy importantes, lo que reduce
asimismo la vida útil y la fiabilidad de estos relés. El empleo de
tensiones de activación elevadas tiene asimismo otros efectos
negativos como la ionización de los componentes, el desgaste
acelerado debido a los fuertes golpes mecánicos y el ruido
eléctrico que genera todo el relé.
Los relés electrostáticos tienen también un
problema importante de fiabilidad debido al fenómeno llamado
"pull-in", y que consiste en que, superado un
cierto umbral de tensión, el electrodo de contacto se mueve
acelerándose cada vez más contra el otro electrodo libre. Esto es
debido a que conforme se cierra el relé, el condensador que ejerce
la fuerza electrostática para este cierre, aumenta mucho su
capacidad (y llegaría a infinito si no se pusiera un tope antes). La
consecuencia de esto es un desgaste importante de los electrodos
debido al elevado campo eléctrico que se genera y al choque debido
a la aceleración que ha sufrido el electrodo móvil.
Las soluciones térmicas, magnéticas y
piezoeléctricas requieren materiales y procesos de micromecanizado
especiales, de forma que se hace difícil y/o costoso integrarlos en
dispositivos MEMS más complejos, o en un mismo integrado con
circuiteria electrónica. Además la solución térmica es muy lenta (es
decir, el circuito tarda mucho en cerrarse o abrirse), y consume
mucha potencia. La solución magnética hace ruido electromagnético,
que dificulta mucho más el poder tener circuitería electrónica
cerca, y requiere elevadas corrientes de pico para su
conmutación.
En la presente memoria debe entenderse como relé
todo dispositivo apto para abrir y cerrar por lo menos un circuito
eléctrico externo, donde por lo menos una de las acciones de
apertura y cierre del circuito eléctrico externo se hace mediante
una señal electromagnética.
En la presente descripción y reivindicaciones se
ha empleado la expresión "punto de contacto" para referirse a
superficies de contacto en las que se realiza (o puede realizar) un
contacto eléctrico. En este sentido, no se deben interpretar como
puntos en sentido geométrico, ya que son elementos tridimensionales,
sino en sentido eléctrico, como puntos de un circuito
eléctrico.
Por todo ello, en el circuito integrado de
acuerdo con la invención el relé miniaturizado comprende:
- una primera zona enfrentada a una segunda
zona,
- una primera placa de condensador,
- una segunda placa de condensador dispuesta en
la segunda zona, donde la segunda placa es menor o igual que la
primera placa,
- un espacio intermedio dispuesto entre la
primera zona y la segunda zona,
- un elemento conductor dispuesto en el espacio
intermedio, el elemento conductor siendo mecánicamente
independiente de la primera zona y la segunda zona y siendo apto
para efectuar un desplazamiento a través del espacio intermedio en
función de unos voltajes presentes en las primera y segunda placas
de condensador,
- un primer punto de contacto de un circuito
eléctrico, un segundo punto de contacto del circuito eléctrico,
donde el primer y el segundo punto de contacto definen unos
primeros topes, donde el elemento conductor es apto para entrar en
contacto con los primeros topes y donde el elemento conductor cierra
el circuito eléctrico cuando está en contacto con los primeros
topes.
Efectivamente el relé de acuerdo con la invención
tiene el elemento conductor, es decir el elemento responsable de
que se abra y se cierre el circuito eléctrico externo (a través del
primer punto de contacto y del segundo punto de contacto), como una
pieza suelta capaz de moverse libremente. Es decir no se está
empleando la fuerza elástica del material para forzar uno de los
movimientos del relé. Ello permite una pluralidad de soluciones
diferentes, todas ellas gozando de la ventaja de requerir unas
tensiones de activación muy pequeñas y permitiendo unos tamaños de
diseño muy pequeños. El elemento conductor está alojado en el
espacio intermedio. El espacio intermedio está cerrado por la
primera y la segunda zona y por unas paredes laterales que impiden
que el elemento conductor se salga del espacio intermedio. Al
aplicar unos voltajes a la primera y a la segunda placa de
condensador se inducen unos repartos de cargas en el elemento
conductor que generan unas fuerzas electrostáticas que consiguen
desplazar el elemento conductor en un sentido a lo largo del
espacio intermedio. Mediante diferentes diseños que se detallarán a
continuación se puede aprovechar este efecto de diversas
maneras.
maneras.
Adicionalmente, un relé de acuerdo con la
invención resuelve asimismo satisfactoriamente el problema del
"pull-in" anteriormente citado.
Otra ventaja adicional del relé de acuerdo con la
invención es la siguiente: en los relés electrostáticos
convencionales, si en una posición determinada se engancha el
elemento conductor (lo cual depende mucho, entre otros factores, de
la humedad) no hay forma de desengancharlo (excepto con una
intervención externa, como por ejemplo secándolo) ya que al ser la
fuerza de recuperación elástica, siempre es la misma (depende
solamente de la posición) y no se puede aumentar. En cambio, si a
un relé de acuerdo con la invención se le engancha el elemento
conductor, siempre sería posible desengancharlo a base de aumentar
el voltaje.
En función de la geometría del espacio intermedio
y del posicionamiento de las placas de condensador se pueden
conseguir diversos tipos de relés, con diversas aplicaciones y
diversos modos de funcionamiento.
Por ejemplo, el movimiento del elemento conductor
puede ser de diversas maneras:
- una primera posibilidad es que el elemento
conductor pueda moverse a lo largo del espacio intermedio con un
movimiento de traslación, es decir, de una forma substancialmente
rectilínea (dejando aparte posibles golpes u oscilaciones y/o
movimientos provocados por fuerzas externas no previstas y/o
indeseadas) entre la primera zona y la segunda zona.
- una segunda posibilidad es que el elemento
conductor tenga un extremo substancialmente fijo, alrededor del
cual pueda rotar el elemento conductor. El eje de rotación puede
hacer la función de punto de contacto del circuito eléctrico
externo y el extremo libre del elemento conductor puede desplazarse
entre las primera zona y la segunda zona y hacer o no hacer contacto
con otro punto de contacto, en función de su posición. Como se
comentará a continuación, esta solución tiene una serie de ventajas
específicas.
Ventajosamente el primer punto de contacto está
entre la segunda zona y el elemento conductor. Ello permite obtener
toda una gama de soluciones que se comentan a continuación.
Una forma preferente de realización se obtiene
cuando la primera placa está en la segunda zona. Alternativamente
se puede diseñar el relé de manera que la primera placa esté en la
primera zona. En el primer caso se consigue un relé que tiene una
menor tensión de activación y una mayor velocidad. Por el contrario,
en el segundo caso el relé presenta una velocidad menor, lo cual
significa que los golpes que sufren el elemento conductor y los
topes son más suaves, y un consumo de potencia menor. De esta
manera se puede elegir una u otra alternativa en función de los
requerimientos específicos en cada caso.
Una forma preferente de realización de la
invención se obtiene cuando el segundo punto de contacto se
encuentra asimismo en la segunda zona. En este caso se dispone de
un relé en el que el elemento conductor realiza el movimiento de
traslación substancialmente rectilíneo. Cuando el elemento conductor
está en contacto con los primeros topes, es decir con el primer y
el segundo punto de contacto del circuito eléctrico, el circuito
eléctrico está cerrado, y es posible abrir el circuito eléctrico
mediante diversos tipos de fuerzas, que se detallarán más adelante.
Para volver a cerrar el circuito eléctrico, es suficiente con
aplicar un voltaje entre la primera placa y la segunda placa del
condensador. Ello provoca que el elemento conductor sea atraído
hacia la segunda zona, volviendo a contactar con el primer y el
segundo punto de contacto.
En el caso que se disponga de la primera placa de
condensador en la primera zona y de la segunda placa de condensador
en la segunda zona, una forma de conseguir la fuerza necesaria para
abrir el circuito citada en el párrafo anterior es mediante la
adición de una tercera placa de condensador dispuesta en la segunda
zona, donde la tercera placa de condensador es menor o igual que la
primera placa de condensador, y donde las segunda y tercera placas
de condensador son, juntas, mayores que la primera placa de
condensador. Con esta distribución la primera placa de condensador
está a un lado del espacio intermedio y la segunda y la tercera
placas de condensador están al otro lado del espacio intermedio y
próximas entre sí. De esta forma se puede forzar el desplazamiento
del elemento conductor en ambos sentidos mediante fuerzas
electrostáticas y, además, se puede garantizar el cierre del
circuito eléctrico externo aunque el elemento conductor quede a un
voltaje en principio desconocido, que será forzado por el circuito
externo que cierra.
Otra forma preferente de realización de la
invención se obtiene cuando el relé comprende adicionalmente una
tercera placa de condensador dispuesta en dicha segunda zona y una
cuarta placa de condensador dispuesta en dicha primera zona, donde
dicha primera placa de condensador y dicha segunda placa de
condensador son iguales entre sí, y dicha tercera placa de
condensador y dicha cuarta placa de condensador son iguales entre
sí. Efectivamente de esta manera, si se desea que el elemento
conductor se desplace hacia la segunda zona, se puede aplicar un
voltaje a la primera y cuarta placas de condensador, por un lado, y
a la segunda o a la tercera placas de condensador, por el otro
lado. Dado que el elemento conductor se desplazará hacia el lugar
en el que esté la placa de condensador más pequeña, se desplazará
hacia la segunda zona. Asimismo se puede conseguir que la placa de
condensador se desplace hacia la primera zona aplicando un voltaje
a la segunda y a la tercera placa del condensador y a la primera o a
la cuarta placas de condensador. La virtud de esta solución,
respecto de la solución más sencilla únicamente con tres placas de
condensador, es que es totalmente simétrica, es decir, se puede
conseguir exactamente el mismo comportamiento de relé tanto cuando
el elemento conductor se desplaza hacia la segunda zona como cuando
se desplaza hacia la primera zona. Ventajosamente las primera,
segunda, tercera y cuarta placas de condensador son todas iguales
entre sí, ya que en general es conveniente que el relé presente
diversas simetrías en su diseño. Por un lado está la simetría
respecto de la primera y la segunda zona, que acaba de ser
comentada. Por otro lado es necesario conservar otros tipos de
simetría para evitar otros problemas, como por ejemplo problemas de
rotaciones o balanceos del elemento conductor que se comentarán más
adelante. En este sentido es particularmente interesante que el
relé comprenda, adicionalmente, una quinta placa de condensador
dispuesta en la primera zona y una sexta placa de condensador
dispuesta en la segunda zona, donde la quinta placa de condensador
y la sexta placa de condensador son iguales entre sí. Por un lado
el incrementar la cantidad de placas de condensador tiene la ventaja
de que las dispersiones de fabricación se compensan mejor. Por otro
lado las diversas placas se pueden activar independientemente,
tanto desde el punto de vista del voltaje aplicado como del momento
de activación. Las seis placas de condensador podrían ser todas
iguales entre sí o, alternativamente se podrían hacer las tres
placas de un mismo lado de tamaños diferentes entre sí. Ello
permitiría minimizar las tensiones de activación. Un relé que tenga
tres o más placas de condensador en cada zona permite conseguir
simultáneamente los siguientes objetivos:
- puede funcionar en los dos sentidos de una
forma simétrica,
- tiene un diseño que permite la mínima tensión
de activación para unas dimensiones globales del relé fijas, ya que
teniendo dos placas activas en una zona y una placa activa en la
otra zona siempre podrán tener áreas distintas,
- permite minimizar el consumo de corriente y de
potencia, y permite tener un funcionamiento más suave del relé,
- se puede garantizar la apertura y cierre del
relé, independientemente del voltaje que imponga el circuito
eléctrico externo al elemento conductor cuando entran en
contacto,
- si el relé tiene específicamente seis placas de
condensador en cada zona, podría cumplir además con el requisito de
simetría central que, como se verá más adelante es otra ventaja de
interés. Por lo tanto otra forma preferente de realización de la
invención se obtiene cuando el relé comprende seis placas de
condensador dispuestas en la primera zona y seis placas de
condensador dispuestas en la segunda zona. Sin embargo, no es
imprescindible tener seis placas de condensador en cada zona para
conseguir simetría central: es posible conseguirla también, por
ejemplo, con tres placas de condensador en cada zona, si bien en
este caso se debe renunciar a minimizar el consumo de corriente y
potencia y a optimizar el funcionamiento "suave" del relé. En
general, aumentar la cantidad de placas de condensador en cada zona
permite una mayor flexibilidad y versatilidad en el diseño, al
mismo tiempo que permite reducir el efecto de las dispersiones
propias de fabricación, ya que las dispersiones de cada una de las
placas tenderá a compensarse con las dispersiones de las restantes
placas.
Sin embargo no debe descartarse que en
determinados casos pueda ser interesante provocar deliberadamente
la existencia de momentos de fuerza para forzar que el elemento
conductor efectúa algún tipo de giro adicionalmente al movimiento de
traslación. Ello puede ser interesante, por ejemplo, para vencer
posibles enganches o rozamientos del elemento conductor con
respecto de paredes fijas.
Ventajosamente el relé comprende un segundo tope
(o tantos segundos topes como primeros topes haya) entre la primera
zona y el elemento conductor. De esta manera se consigue también
una simetría geométrica entre la primera zona y la segunda zona.
Cuando el elemento conductor se desplace hacia la segunda zona, lo
podrá hacer hasta entrar en contacto con los primeros topes, y
cerrará el circuito eléctrico exterior. Cuando el elemento
conductor se desplace hacia la primera zona, lo podrá hacer hasta
entrar en contacto con el o los segundos topes. De esta manera el
recorrido realizado por el elemento conductor es simétrico.
Otra forma preferente de realización de la
invención se obtiene cuando el relé comprende un tercer punto de
contacto dispuesto entre la primera zona y el elemento conductor,
donde el tercer punto de contacto define un segundo tope, de manera
que el elemento conductor cierra un segundo circuito eléctrico
cuando está en contacto con el segundo punto de contacto y tercer
punto de contacto. En este caso el relé actúa como un conmutador,
conectando alternativamente el segundo punto de contacto con el
primer punto de contacto y con el tercer punto de contacto.
Una forma de realización particularmente
ventajosa del caso anterior se obtiene cuando el elemento conductor
comprende una parte cilíndrica hueca que define un eje, en cuyo
interior se aloja el segundo punto de contacto, y una parte plana
que sale de un lado de la parte cilíndrica hueca radialmente y que
se extiende en sentido del eje, donde la parte plana tiene una
altura, medida en sentido del eje, que es menor que la altura de la
parte cilíndrica, medida en sentido del eje. Este caso particular
cumple simultáneamente con la circunstancia que el elemento
conductor realiza un movimiento de rotación alrededor de uno de sus
extremos (ver la "segunda posibilidad" citada anteriormente).
Además, la parte cilíndrica es la que descansa sobre unas
superficies de apoyo (una a cada extremo del cilindro, y que se
extienden entre la primera zona y la segunda zona) mientras que la
parte plana sale en voladizo respecto de la parte cilíndrica, ya
que tiene una altura menor. Por lo tanto la parte plana no está en
contacto con paredes o superficies fijas (excepto el primer y el
tercer punto de contacto) y, de esta manera, se reducen las fuerzas
de rozamiento y de enganche. Por su parte, el segundo punto de
contacto está alojado en la parte interna de la parte cilíndrica, y
hace la función de eje de giro al mismo tiempo que la función de
segundo punto de contacto. Así, se establece una conexión eléctrica
entre el primer punto de contacto y el segundo punto de contacto o
entre el tercer punto de contacto y el segundo punto de contacto.
La parte cilíndrica hueca define un hueco cilíndrico, que siempre
presenta una superficie curvada al segundo punto de contacto lo que
reduce los riesgos de enganche y las fuerzas de
rozamiento.
rozamiento.
Otra forma de realización particularmente
ventajosa del caso anterior se obtiene cuando el elemento conductor
comprende una parte paralelepipédica hueca que define un eje, en
cuyo interior se aloja el segundo punto de contacto, y una parte
plana que sale de un lado de la parte cilíndrica hueca radialmente y
que se extiende en sentido del eje, donde la parte plana tiene una
altura, medida en sentido del eje, que es menor que la altura de la
parte paralelepipédica, medida en sentido del eje. Efectivamente,
es un caso similar al caso anterior, en el que la parte
paralelepipédica define un hueco paralelepipédico. Esta solución
puede ser particularmente ventajosa en el caso de soluciones muy
pequeñas, ya que entonces la capacidad de resolución del
procedimiento de fabricación (en particular en el caso de
procedimientos fotolitográficos) obliga al empleo de líneas rectas.
En ambos casos se debe destacar que la geometría determinante es la
geometría del hueco interior y que, de hecho, son posibles diversas
combinaciones:
- eje (segundo punto de contacto) de sección
rectangular y hueco de sección rectangular,
- eje de sección circular y hueco de sección
circular
- eje de sección circular y hueco de sección
rectangular y viceversa
si bien los dos primeros casos son los más
interesantes.
Lógicamente, en el caso que las secciones sean
rectangulares, debe existir una holgura suficiente entre el eje y
la parte paralelepipédica de manera que el elemento conductor pueda
rotar alrededor del eje. Asimismo en el caso de secciones
circulares pueden existir holguras grandes entre el eje y la parte
cilíndrica, de manera que el movimiento real realizado por el
elemento conductor sea una combinación de una rotación alrededor
del eje y una traslación entre la primera zona y la segunda zona.
Debe observarse, además, que también sería posible que el segundo
tope no esté conectado eléctricamente a ningún circuito eléctrico:
en este caso se tendría un relé que puede abrir y cerrar un único
circuito eléctrico, pero en el cual el elemento conductor se mueve
mediante un giro (o mediante un giro combinado con una
traslación).
Otra forma preferente de realización de la
invención se obtiene cuando el relé comprende un tercer punto de
contacto y un cuarto punto de contacto dispuestos entre la primera
zona y el elemento conductor, donde el tercer punto de contacto y
el cuarto punto de contacto definen unos segundos topes, de manera
que el elemento conductor cierra un segundo circuito eléctrico
cuando está en contacto con el tercer punto de contacto y el cuarto
punto de contacto. Efectivamente, en este caso el relé puede
conectar dos circuitos eléctricos alternativamente.
Ventajosamente cada uno de los conjuntos de las
placas de condensador dispuestas en cada una de las primera zona y
segunda zona tiene simetría central respecto de un centro de
simetría, donde dicho centro de simetría está superpuesto al centro
de masas del elemento conductor. Efectivamente, cada conjunto de las
placas de condensador dispuestas en cada una de las zonas genera un
campo de fuerzas sobre el elemento conductor. Si la resultante de
este campo de fuerzas tiene un momento no nulo respecto del centro
de masas del elemento conductor, el elemento conductor no solamente
experimentará una traslación, sino que experimentará adicionalmente
una rotación alrededor de su centro de masas. En este sentido es
conveniente prever que los conjuntos de placas de cada zona tengan
simetría central en el caso que no interese esta rotación o, por el
contrario, puede ser conveniente prever que sí exista una asimetría
central, en el caso que interese inducir una rotación en el
elemento conductor respecto de su centro de masas, por ejemplo para
vencer fuerzas de rozamiento y/o de enganche.
Como ya se ha indicado anteriormente, el elemento
conductor suele estar físicamente encerrado en el espacio
intermedio, entre la primera zona, la segunda zona y unas paredes
laterales. Ventajosamente entre las paredes laterales y el elemento
conductor existe una holgura que es suficientemente pequeña como
para imposibilitar geométricamente que el elemento conductor entre
en contacto simultáneamente con un punto de contacto del grupo
formado por el primer y segundo punto de contacto y con un punto de
contacto del grupo formado por el tercer y cuarto punto de
contacto. Es decir, se evita que el elemento conductor quede
cruzado en el espacio intermedio de tal manera que comunique el
primer circuito eléctrico con el segundo circuito eléctrico.
Para evitar enganches y fuerzas de rozamiento
elevadas es ventajoso que el elemento conductor tenga superficies
externas redondeadas, preferentemente que sea cilíndrico o
esférico. La solución esférica minimiza las fuerzas de rozamiento y
los enganches en todas las direcciones, mientras que la solución
cilíndrica, con las bases del cilindro encaradas a la primera y
segunda zona permite obtener unas fuerzas de rozamiento reducidas
con las paredes laterales y unas superficies encaradas a las placas
de condensador que son grandes y eficaces de cara a la generación
de las fuerzas electrostáticas. También tiene más superficie de
contacto con los puntos de contacto, lo cual disminuye la
resistencia eléctrica que se introduce en el circuito eléctrico
conmutado.
Asimismo, en el caso que el elemento conductor
presente una cara superior y una cara inferior, que sean
perpendiculares al desplazamiento del elemento conductor, y por lo
menos una cara lateral, es ventajoso que la cara lateral presente
unas breves protuberancias. Estas protuberancias permitirán también
reducir los enganches y las fuerzas de rozamiento entre la cara
lateral y las paredes laterales del espacio intermedio.
Ventajosamente el elemento conductor es hueco.
Ello permite ahorrar masa lo que permite tener inercias
menores.
En el caso que el relé disponga de dos placas de
condensador (la primera placa y la segunda placa) y que ambas estén
en la segunda zona, es ventajoso que la primera placa de
condensador y la segunda placa de condensador tengan la misma
superficie, ya que de esta forma se obtiene la tensión de activación
mínima para una misma superficie total del dispositivo.
En el caso que el relé disponga de dos placas de
condensador (la primera placa y la segunda placa) y que la primera
placa esté en la primera zona mientras que la segunda placa esté en
la segunda zona, es ventajoso que la primera placa de condensador
tenga una superficie que es igual al doble de la superficie de la
segunda placa de condensador, ya que de esta forma se obtiene la
tensión de activación mínima para una misma superficie total del
dispositivo.
Otra forma preferente de realización de un relé
de la invención se obtiene cuando una de las placas de condensador
hace simultáneamente la función de placa de condensador y de punto
de contacto (y, consecuentemente, de tope). Este dispositivo
permitiría conectar el otro punto de contacto (el del circuito
eléctrico externo) a una tensión fija (normalmente VCC o GND) o bien
dejarlo en alta impedancia.
Otras ventajas y características de la invención
se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin
ningún carácter limitativo, se relatan unos modos preferentes de
realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se
acompañan. Las figuras muestran:
Fig. 1, un esquema de una matriz de conexión
analógica de n contactos analógicos de e/s.
Fig. 2, un esquema de interconexión
triangular.
Fig.3, un esquema de interconexión cuadrada.
Fig. 4, un esquema de interconexión
hexagonal.
Figs. 5 a 8, esquemas de interconexión de
matrices de conexión analógica.
Fig. 9, un esquema simplificado de un reté con
dos placas de condensador en su segunda zona.
Fig. 10, un esquema simplificado de un relé con
dos placas de condensador, una en cada una de sus zonas.
Fig. 11, un esquema simplificado de un reté con
tres placas de condensador.
Fig. 12, una vista en perspectiva de una primera
forma de realización de un relé de acuerdo con la invención, sin
tapa.
Fig. 13, una vista en planta del relé de la Fig.
12.
Fig. 14, una vista en perspectiva de una segunda
forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.
Fig. 15, una vista en perspectiva del relé de la
Fig. 14 al que se le han eliminado los componentes del extremo
superior.
Fig. 16, una vista en perspectiva de los
elementos inferiores del relé de la Fig. 14.
Fig. 17, una vista en perspectiva de una tercera
forma de realización de un relé de acuerdo con la invención, sin
tapa.
Fig. 18, una vista en perspectiva en detalle de
la parte cilíndrica del relé de la Fig. 17.
Fig. 19, una vista en perspectiva de una cuarta
forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.
Fig. 20, una vista en perspectiva de una quinta
forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.
Fig. 21, una vista en planta de una sexta forma
de realización de un relé de acuerdo con la invención.
Fig. 22, una vista en perspectiva de una séptima
forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.
Fig. 23, una vista en perspectiva inferior, sin
substrato, de una octava forma de realización de un relé de acuerdo
con la invención.
Fig. 24, una esfera realizada mediante
micromecanizado en superficie.
Fig. 25, una vista en perspectiva de una novena
forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.
Como podrá observarse a continuación, los modos
preferentes de realización de la invención representados en las
Figs. incluyen una combinación de las diversas alternativas y
opciones explicadas anteriormente, si bien un experto en la materia
podrá ver que son alternativas y opciones que pueden ser combinadas
de diversas maneras entre sí.
Internamente la matriz de conexión analógica es
básicamente un conjunto de relés miniaturizados interconectados
entre ellos y conectados con los contactos analógicos de e/s. Una
circuitería digital de control es la responsable de gobernar los
relés, forzando que cada uno de ellos esté en la posición abierto o
cerrada que le corresponda, en base a una programación determinada.
Como ya se ha dicho anteriormente el circuito de control está
preferentemente en el mismo circuito integrado, y, por lo que el
circuito integrado dispondrá de unos contactos de control de e/s
para la programación gobierno y alimentación del circuito de
control.
El circuito de control puede ser, por ejemplo un
ASIC o un PLD (del inglés Programmable Logic Device), que
conformará un segundo bloque de silicio en el circuito integrado,
junto al bloque de silicio que conformará los relés miniaturizados.
Del circuito de control sale una o más conexiones para cada reté,
que estará gobernado mediante señales de cómo máximo 5 V. En el caso
de usarse un proceso de fabricación para los relés miniaturizados
que fuese compatible con la tecnología CMOS u otra tecnología que
permita hacer la circuitería digital de control, entonces se puede
incluir en un mismo bloque de silicio tanto los relés
miniaturizados como el circuito de control.
La matriz de conexión analógica puede presentar
una interconectabilidad total, es decir, que cualquier contacto
analógico de e/s puede ser conectado con cualquier otro contacto
analógico e/s, o bien puede presentar una interconectabilidad
parcial más o menos completa en función del diseño. La
interconectabilidad total provoca que la complejidad del diseño
crece enormemente conforme aumentan la cantidad de contactos
analógicos de e/s. Ello obliga a emplear una elevada cantidad de
capas, lo que tiene limitaciones tecnológicas, o bien reducir la
resolución del proceso o aumentar el área de silicio usada. Por lo
tanto el empleo de matrices de conexión analógica con
interconectabilidades parciales pero de todas formas elevadas, puede
resultar un buen compromiso entre el coste de diseño y fabricación
y las prestaciones dadas al usuario.
Un ejemplo de matriz de conexión analógica se
puede observar en la figura 1. En el caso que se desease una
interconexión total se requeriría una cantidad mínima M de relés
internos igual a N(N-1)/2, que es
aproximadamente igual a N^{2}/2, sobretodo para valores de N
grandes. Efectivamente para asegurar una interconexión total es
necesario establecer interconexiones entre cada contacto analógico
de e/s con todos los demás.
En la Figura 2 se muestra un ejemplo de
interconexión entre contactos analógicos de e/s 2, donde cada
interconexión 4 está representada por una línea entre dos círculos.
Cada interconexión 4 corresponde a un relé. En la Figura 2 la fila
superior e inferior de círculos representan, por ejemplo, los
contactos analógicos de e/s 2, mientras que los círculos
intermedios representarían un nodo interno 6 de interconexión. Como
puede verse en este caso la interconexión no podría ser total, pero
podría ser ampliada mediante sucesivas capas de interconexiones.
En la Figura 3 se observa otro ejemplo de
estructura de interconexionado. Mientras en la Figura 2 la
estructura básica era triangular, en la estructura 3 la estructura
básica es cuadrada, con diagonales. En este caso ya se requiere
como mínimo dos niveles de capas, ya que las diagonales de cada
cuadrado deben de estar a un nivel diferente. Esta estructura
permite un mayor nivel de interconectabilidad para un mismo nivel
de nodos internos 6 de interconexión.
Otro ejemplo de interconexión se muestra en la
Figura 4, en la que la unidad básica es un hexágono con
interconexiones intermedias entre todos los vértices no adyacentes.
De una forma similar al caso anterior, el incremento de
complejidad, por ejemplo por requerir un mayor número de niveles,
significa sin embargo una mayor interconectabilidad para un mismo
número de nodos internos 6 de interconexión.
En la Figura 5 se muestra un ejemplo de
combinación de cuatro matrices de conexión analógica ACX para
formar una matriz de conexión analógica mayor sin incrementar la
complejidad por encima de un valor determinado. Cada una de las
matrices de conexión analógica ACX puede ser de interconectabilidad
total o parcial. La interconectabilidad del conjunto vendrá
definida por la interconectabilidad de cada una de las matrices y
por la interconectabilidad entre las matrices, en el caso que la
interconectabilidad entre ellas no sea total (las posibles
interconexiones se han representado como unas líneas de puntos en
la Fig. 5). En la Figura 6 se puede observar otro ejemplo en el que
se emplean 4x4 matrices de conexión analógica ACX (no se han
representado las interconexiones).
En el caso de que cada una de las matrices de
conexión analógica ACX sea de interconexión total, y se desee que
el conjunto sea también de interconexión total, entonces se
requiere disponer de más matrices de conexión analógica ACX
dispuestas en otros niveles. Un ejemplo se muestra en la Figura 7 en
la que mediante diez matrices de conexión analógica ACX de cuatro
contactos analógicos de e/s 2 con interconexión total se puede
obtener una matriz de conexión analógica de ocho contactos
analógicos de e/s 2 con interconexión total. Otro ejemplo se
muestra en la Figura 8 en la que mediante diez matrices de conexión
analógica ACX de ocho contactos analógicos de e/s 2 con
interconexión total se obtiene una matriz de conexión analógica de
dieciséis contactos analógicos de e/s 2 con interconexión
total.
En el caso de una matriz simple de conexión
analógica con 16 contactos analógicos de e/s 2 e
interconectabilidad total, se necesitan como mínimo 120
interconexiones internas y en el caso de 32 contactos analógicos de
e/s 2 con interconectabilidad total se requieren como mínimo 496
interconexiones internas. Estas soluciones pueden ser incluidas en
un circuito integrado de 1 cm x 1 cm, teniendo en cuenta que un
relé de acuerdo con la invención puede ser de 300 micras x 300
micras, realizado con tecnología polyMUMPS (que tiene una
resolución de 5 micras). Con otras tecnologías, como por ejemplo
SUMMIT (que tiene una resolución de 1 micra) se podrían conseguir
tamaños más reducidos o matrices más complejas para un mismo
tamaño.
En la Fig. 9 se muestra un primer modo básico de
funcionamiento de un reté de acuerdo con la invención. El relé
define un espacio intermedio 25 en el que se aloja un elemento
conductor 7, que se puede mover libremente a lo largo del espacio
intermedio 25, ya que es físicamente una pieza suelta que no está
físicamente unida a las paredes que definen el espacio intermedio
25. El relé define también una primera zona, a la izquierda de la
Fig. 9, y una segunda zona, a la derecha de la Fig. 9. En la
segunda zona están dispuestas una primera placa de condensador 3 y
una segunda placa de condensador 9. En el ejemplo mostrado en la
Fig. 9 ambas placas de condensador 3 y 9 son de áreas diferentes,
si bien podrían ser iguales entre sí. La primera placa de
condensador 3 y la segunda placa de condensador 9 están conectadas
a un circuito de control CC. Al aplicar un voltaje entre la primera
placa de condensador 3 y la segunda placa de condensador 9, el
elemento conductor es atraído siempre hacia la derecha de la Fig.
9, hacia las placas de condensador 3 y 9. El elemento conductor 7 se
desplazará hacia la derecha hasta topar con unos primeros topes 13,
que son un primer punto de contacto 15 y un segundo punto de
contacto 17 de un primer circuito eléctrico CE1 externo, de manera
que el primer circuito eléctrico externo CE1 queda cerrado.
En la Fig. 10 se muestra un segundo modo básico
de funcionamiento de un relé de acuerdo con la invención. El relé
define nuevamente un espacio intermedio 25 en el que se aloja un
elemento conductor 7, que se puede mover libremente a lo largo del
espacio intermedio 25, una primera zona, a la izquierda de la Fig.
10, y una segunda zona, a la derecha de la Fig. 10. En la segunda
zona está dispuesta una segunda placa de condensador 9 mientras que
en la primera zona está dispuesta una primera placa de condensador
3. La primera placa de condensador 3 y la segunda placa de
condensador 9 están conectadas a un circuito de control CC. Al
aplicar un voltaje entre la primera placa de condensador 3 y la
segunda placa de condensador 9, el elemento conductor es atraído
siempre hacia la derecha de la Fig. 10, hacia la placa de
condensador más pequeña, es decir, hacia la segunda placa de
condensador 9. Por ello, el hecho que en el ejemplo mostrado en la
Fig. 10 ambas placas de condensador 3 y 9 sean de áreas diferentes
es, en este caso, imprescindible que sea así, ya que en el caso de
ser de áreas iguales, el elemento conductor 7, no se desplazaría en
ningún sentido. El elemento conductor 7 se desplazará hacia la
derecha hasta topar con unos primeros topes 13, que son un primer
punto de contacto 15 y un segundo punto de contacto 17 de un primer
circuito eléctrico CE1 externo, de manera que el primer circuito
eléctrico externo CE1 queda cerrado. A la izquierda hay unos
segundos topes 19, que no cumplen, en este caso, ninguna función
eléctrica sino que impiden que el elemento conductor 7 tope con la
primera placa de condensador 3. En este caso los topes 19 podrían
eliminarse, pues no hay ningún problema en que el elemento
conductor 7 toque la primera placa de condensador 3. Esto es así
porque solamente hay una placa de condensador en este lado, ya que
si hubiera más y éstas estuvieran conectadas a voltajes distintos
entonces los topes serian necesarios para evitar un
cortocircuito.
Para conseguir desplazar el elemento conductor 7
en ambos sentidos mediante fuerzas electrostáticas, es necesario
disponer de una tercera placa de condensador 11, tal como se
muestra en la Fig. 11. Dado que el elemento conductor 7 se
desplazará siempre hacia donde esté la placa de condensador más
pequeña, es necesario, en este caso, que la tercera placa de
condensador 11 sea menor que la primera placa de condensador 3,
pero que las suma de áreas de la segunda placa de condensador 9 y
la tercera placa de condensador 11 sea mayor que la primera placa
de condensador 3. De esta manera, activando la primera placa de
condensador 3 y la segunda placa de condensador 9, conectándolas a
voltajes distintos, pero no la tercera placa de condensador 11, que
quedaría en estado de alta impedancia se puede desplazar el
elemento conductor 7 a la derecha, mientras que activando las tres
placas de condensador 3, 9 y 11 se puede desplazar el elemento
conductor 7 hacia la izquierda. En el último caso la segunda placa
de condensador 9 y la tercera placa de condensador 11 están a un
mismo voltaje, y la primera placa de condensador 3 está a otro
voltaje distinto. El relé de la Fig. 11 tiene, además, un segundo
circuito eléctrico CE2 externo conectado a los segundos topes 19,
de manera que estos segundos topes 19 definen un tercer punto de
contacto 21 y un cuarto punto de contacto 23.
En el caso de disponer dos placas de condensador
en cada una de las primera y segunda zonas, se podría provocar el
movimiento del elemento conductor 7 de dos maneras diferentes:
- aplicando un voltaje entre las dos placas de
condensador de una misma zona, de manera que el elemento conductor
sea atraído por ellas (funcionamiento equivalente al de la Fig.
9)
- aplicando un voltaje entre una placa de
condensador de una zona y una (o las dos) placas de condensador de
la otra zona, de manera que el elemento conductor 7 sea atraído
hacia la zona donde el área de condensador cargada eléctricamente
sea menor (funcionamiento equivalente al de la Fig. 10).
En las Figs. 12 y 13 se observa un relé diseñado
para ser fabricado con tecnología EFAB. Esta tecnología de
fabricación de micromecanismos mediante el depósito de capas es
conocida por un experto en la materia, y permite la realización de
muchas capas y tiene una gran flexibilidad en el diseño de
estructuras tridimensionales. El relé está montado sobre un
substrato 1 que cumple una función de soporte, y que en diversas
Figs. no ha sido representado para mayor simplicidad de las mismas.
El relé presenta una primera placa de condensador 3 y una cuarta
placa de condensador 5 dispuestas a la izquierda (de acuerdo con la
Fig. 13) de un elemento conductor 7, y una segunda placa de
condensador 9 y una tercera placa de condensador 11 dispuestas a la
derecha del elemento conductor 7. El relé tiene también dos
primeros topes 13 que son el primer punto de contacto 15 y el
segundo punto de contacto 17, y dos segundos topes 19 que son el
tercer punto de contacto 21 y el cuarto punto de contacto 23. El
relé está tapado por su parte superior si bien no se muestra esta
tapa para poder apreciar los detalles del interior.
El relé se desplaza de izquierda a derecha, y
viceversa, según la Fig. 13, a lo ancho del espacio intermedio 25.
Como puede verse los primeros topes 13 y los segundos topes 19 son
más próximos al elemento conductor 7 que las placas de condensador
3, 5, 9 y 11. De esta manera el elemento conductor 7 se puede mover
de izquierda a derecha, cerrando los correspondientes circuitos
eléctricos, sin interferir con las placas de condensador 3, 5, 9 y
11, y sus circuitos de control correspondientes.
El elemento conductor 7 presenta un espacio
interno 27 hueco.
Entre el elemento conductor 7 y las paredes que
conforman el espacio intermedio 25 (es decir los primeros topes 13,
los segundos topes 19, las placas de condensador 3, 5, 9 y 11 y las
dos paredes laterales 29) existe una holgura que es lo
suficientemente pequeña como para evitar que el elemento conductor 7
pueda girar a lo largo de un eje perpendicular al plano del papel
de la Fig. 13 lo suficiente como para poner en contacto el primer
punto de contacto 15 con el tercer punto de contacto 21 o el
segundo punto de contacto 17 con el cuarto punto de contacto 23. En
las Figs. sin embargo, la holgura no está dibujada a escala real
para permitir una mayor claridad de las figuras.
En las Figs. 14 a 16 se observa otro reté
diseñado para ser fabricado con tecnología EFAB. En este caso el
elemento conductor 7 se desplaza en sentido vertical, de acuerdo
con las Figs. 14 a 16. El empleo de una u otra alternativa de
movimiento del relé depende de criterios de diseño. La tecnología de
fabricación consiste en el depósito de diversas capas. En todas las
Figs. las cotas en sentido vertical están muy exageradas, es decir
los dispositivos físicos son mucho más planos de lo que se muestra
en todas las Figs. En el caso de que interese obtener unas
superficies de condensador grandes será preferible construir el
relé de una forma similar a lo mostrado en las Fig. 14 a 16 (relé
vertical), mientras se construirá un relé de una forma similar a la
mostrada en las Figuras 12 y 13 (relé horizontal) cuando interese
hacerlo con un número menor de capas. En el caso de emplear
determinadas tecnologías (como las usualmente conocidas como
polyMUMPS, Dalsa, SUMMIT, Tronic's,
Qinetiq's, etc.), el número de capas está siempre muy limitado. La ventaja del relé vertical es que se obtienen superficies más grandes con menos área de chip, y esto implica tensiones de activación mucho menores (usando la misma área de chip).
Qinetiq's, etc.), el número de capas está siempre muy limitado. La ventaja del relé vertical es que se obtienen superficies más grandes con menos área de chip, y esto implica tensiones de activación mucho menores (usando la misma área de chip).
Conceptualmente el relé de las Figs. 14 a 16 es
muy similar al relé de las Figs. 12 y 13, y presenta la primera
placa de condensador 3 y la cuarta placa de condensador 5
dispuestas en la parte inferior (Fig. 16), así como los segundos
topes 19 que son el tercer punto de contacto 21 y el cuarto punto de
contacto 23. Como puede verse los segundos topes 19 están por
encima de las placas de condensador, de manera que el elemento
conductor 7 puede apoyarse sobre los segundos topes 19 sin entrar
en contacto con la primera y la cuarta placa de condensador 3, 5.
En el extremo superior (Fig. 14) se encuentran la segunda placa de
condensador 9, la tercera placa de condensador 11 y dos primeros
topes 13 que son el primer punto de contacto 15 y el segundo punto
de contacto 17. En este caso la holgura presente entre el elemento
conductor 7 y las paredes laterales 29 es también lo
suficientemente pequeña como para evitar que se ponga en contacto
el primer punto de contacto 15 con el tercer punto de contacto 21 o
el segundo punto de contacto 17 con el cuarto punto de contacto
23.
El relé mostrado en las Figs. 17 y 18 es un
ejemplo de un relé en el que el movimiento del elemento conductor 7
es substancialmente una rotación alrededor de uno de sus extremos.
Este relé tiene una primera placa de condensador 3, una segunda
placa de condensador 9, una tercera placa de condensador 11 y una
cuarta placa de condensador 5, todas montadas sobre un substrato 1.
Adicionalmente presenta un primer punto de contacto 15 y un tercer
punto de contacto 21 enfrentados entre sí. La distancia entre el
primer punto de contacto 15 y el tercer punto de contacto 21 es
menor que la distancia existente entre las placas de condensador.
El elemento conductor 7 tiene una parte cilíndrica 31 que es hueca,
donde el hueco es asimismo cilíndrico. En el interior del hueco
cilíndrico se aloja un segundo punto de contacto 17, que es de
sección circular.
De esta manera el elemento conductor 7
establecerá un contacto eléctrico entre el primer punto de contacto
15 y el segundo punto de contacto 17 o el tercer punto de contacto
21 y el segundo punto de contacto 17. El movimiento que realiza el
elemento conductor 7 es substancialmente un giro alrededor del eje
definido por la parte cilíndrica 31. La holgura entre el segundo
punto de contacto 17 y la parte cilíndrica 31 está exagerada en la
Fig. 17, sin embargo sí es cierto que existe una cierta holgura con
lo cual el movimiento realizado por el elemento conductor 7 no es
una rotación pura sino que realmente es una combinación de una
rotación y una traslación.
De la parte cilíndrica 31 se extiende una parte
plana 33 que tiene una altura menor que la parte cilíndrica 31,
medida en sentido del eje de dicha parte cilíndrica 31. Esto se
puede observar con más detalle en la Fig. 18, en la que se ve una
vista casi de perfil de la parte cilíndrica 31 y la parte plana 33.
De esta manera se evita que la parte plana 33 esté en contacto con
el substrato 1, lo que reduce las fuerzas de rozamiento y los
enganches.
Como puede verse substituyendo la parte
cilíndrica 31 por una parte paralelepipédica y el segundo punto de
contacto 17 de sección circular por uno de sección cuadrada,
siempre y cuando la holgura fuese suficiente, se podría diseñar un
relé conceptualmente equivalente al de las Figs. 17 y 18.
Si, por ejemplo, en el relé mostrado en las Figs.
17 y 18 se eliminan el primer punto de contacto 15 y/o el tercer
punto de contacto 21, entonces será las propias placas de
condensador (concretamente la tercera placa de condensador 11 y la
cuarta placa de condensador 5) las que harán de puntos de contacto y
de topes. Mediante una adecuada elección de las tensiones a que
deben trabajar las placas de condensador se puede conseguir que
esta tensión sea siempre VCC o GND. Otro caso posible sería si, por
ejemplo, el tercer punto de contacto 21 no estuviese conectado
eléctricamente a ningún circuito externo. Entonces el tercer punto
de contacto sería únicamente un tope, y cuando el elemento conductor
7 estuviese poniendo en contacto el segundo punto de contacto 17
con el tercer punto de contacto 21, el circuito quedaría con el
segundo punto de contacto 17 en alta impedancia.
El relé mostrado en la Fig. 19 está diseñado para
ser fabricado con tecnología polyMUMPS. Como ya se ha dicho
anteriormente, esta tecnología es conocida por un experto en la
materia, y se caracteriza por ser un micromecanizado en superficie
de 3 capas estructurales y 2 sacrificiales. Sin embargo,
conceptualmente es similar al relé mostrado en las Figs. 17 y 18, si
bien existen algunas diferencias. Así, en el relé de la Fig. 19, la
primera placa de condensador 3 es igual a la tercera placa de
condensador 11, pero es diferente a la segunda placa de condensador
9 y a la cuarta placa de condensador 5, que son iguales entre sí y
menores que las anteriores. Por su parte, el segundo punto de
contacto 17 presenta un ensanchamiento en su extremo superior que
permite retener al elemento conductor 7 en el espacio intermedio
25. El segundo punto de contacto 17 de las Figs. 17 y 18 también
podría presentar este tipo de ensanchamiento. También es interesante
observar que en este relé la distancia entre el primer punto de
contacto 15 y el tercer punto de contacto 21 es igual a la
distancia existente entre las placas de condensador. Dado que el
movimiento del elemento conductor 7 es un movimiento de giro
alrededor del segundo punto de contacto 17, el extremo opuesto del
elemento conductor describe un arco de manera que realiza el
contacto con el primer o el tercer punto de contacto 15, 21 antes
que la parte plana 33 pueda tocar las placas de condensador.
En la Fig. 20 se muestra otro relé diseñado para
ser fabricado con tecnología polyMUMPS. Este relé es similar al
relé de las Figs. 12 y 13, si bien presenta, adicionalmente, una
quinta placa de condensador 35 y una sexta placa de condensador
37.
En la Fig. 21 se muestra un relé equivalente al
mostrado en las Figs. 12 y 13, pero que presenta seis placas de
condensador en la primera zona y seis placas de condensador en la
segunda zona. Además, se observa la tapa superior que evita que se
salga el elemento conductor 7.
En las Figs. 22 y 23 se muestra un relé que tiene
el elemento conductor 7 cilíndrico. En el caso del relé de la Fig.
22, las paredes laterales 29 que rodean al elemento conductor son
paralelepipédicas, mientras que en el relé de la Fig. 23 las
paredes laterales 29 que rodean al elemento conductor 7 son
cilíndricas. Por su parte, en la Fig. 24 se muestra una esfera
fabricada mediante micromecanizado en superficie, observándose que
está formada por una pluralidad de discos cilíndricos de diámetros
variables. Un relé con un elemento conductor 7 esférico como el de
la Fig. 24 puede ser, por ejemplo, muy similar conceptualmente al
de las Figs. 22 o 23 sustituyendo el elemento conductor 7
cilíndrico por el esférico. Únicamente deben tenerse en cuenta unos
ajustes geométricos en la disposición de las placas de condensador
y de los puntos de contacto en el extremo superior, para evitar que
el elemento conductor 7 esférico toque primero las placas de
condensador que los puntos de contacto o, en su caso, los topes
correspondientes.
En la Fig. 25 se observa una variante del relé
mostrado en las Figs. 12 y 13. En este caso el elemento conductor 7
tiene unas protuberancias 39 en sus caras laterales 41.
Claims (40)
1. Circuito integrado que comprende por lo menos
una matriz de conexión analógica, dicha matriz de conexión analógica
presentando una pluralidad de contactos analógicos de e/s (2),
dichos contactos analógicos de e/s (2) presentando una pluralidad de
interconexiones (4) eléctricas entre sí a través de unos elementos
de conexión, caracterizado porque dichos elementos de
conexión son unos relés miniaturizados, donde cada uno de dichos
relés miniaturizados comprende un elemento conductor (7) dispuesto
en un espacio intermedio (25), dicho elemento conductor (7) siendo
apto para efectuar un movimiento entre una primera posición y una
segunda posición en función de una señal electromagnética de control
y dicho elemento conductor (7) abriendo o cerrando un circuito
eléctrico en función de si está en dicha primera posición o dicha
segunda posición.
2. Circuito integrado según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende por lo menos una segunda
matriz de conexión analógica, dicha segunda matriz de conexión
analógica presentando una pluralidad de segundos contactos
analógicos de e/s (2), dichos segundos contactos analógicos de e/s
(2) presentando una pluralidad de interconexiones (4) eléctricas
entre sí a través de unos segundos elementos de conexión, dichos
segundos elementos de conexión siendo unos relés miniaturizados,
donde cada uno de dichos relés miniaturizados comprende un elemento
conductor (7) dispuesto en un espacio intermedio (25), dicho
elemento conductor (7) siendo apto para efectuar un movimiento entre
una primera posición y una segunda posición en función de una señal
electromagnética de control y dicho elemento conductor (7) abriendo
o cerrando un circuito eléctrico en función de si está en dicha
primera posición o dicha segunda posición, donde una pluralidad de
dichos contactos analógicos de e/s (2) están conectados
eléctricamente a una pluralidad de dichos segundos contactos
analógicos de e/s (2).
3. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque cada uno de
dichos contactos analógicos de e/s (2) presenta una interconexión
(4) eléctrica con todos y cada unos de los restantes contactos
analógicos de e/s (2).
4. Circuito integrado según la reivindicación 3,
caracterizado porque cada uno de dichos segundos contactos
analógicos de e/s (2) presenta una interconexión (4) eléctrica con
todos y cada uno de los restantes segundos contactos analógicos de
e/s (2).
5. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque por lo menos uno
de dichos contactos analógicos de e/s (2) carece de una
interconexión (4) eléctrica con por lo menos uno de los restantes
contactos analógicos de e/s (2).
6. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende,
adicionalmente, un circuito de control de dichos relés
miniaturizados y unos contactos de control de e/s.
7. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque cada una de
dichas interconexiones (4) eléctricas está formada por un único relé
miniaturizado.
8. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque por lo menos una
de dichas interconexiones (4) eléctricas está formada por más de un
relé miniaturizado, y por lo menos un nodo interno (6) de
interconexión.
9. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicho relé
miniaturizado comprende:
- una primera zona enfrentada a una segunda
zona,
- una primera placa de condensador (3),
- una segunda placa de condensador (9) dispuesta
en dicha segunda zona, donde dicha segunda placa es menor o igual
que dicha primera placa,
- dicho espacio intermedio (25) dispuesto entre
dicha primera zona y dicha segunda zona,
- dicho elemento conductor (7) dispuesto en dicho
espacio intermedio (25), dicho elemento conductor (7) siendo
mecánicamente independiente de dichas primera zona y segunda zona y
siendo apto para efectuar un desplazamiento a través de dicho
espacio intermedio (25) en función de unos voltajes presentes en
dichas primera y segunda placas de condensador,
- un primer punto de contacto (15) de dicho
circuito eléctrico, un segundo punto de contacto (17) de dicho
circuito eléctrico, donde dichos primer y segundo punto de contacto
(15, 17) definen unos primeros topes (13), donde dicho elemento
conductor (7) es apto para entrar en contacto con dichos primeros
topes (13) y donde dicho elemento conductor (7) cierra dicho
circuito eléctrico cuando está en contacto con dichos primeros topes
(13).
10. Circuito integrado según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicho primer punto de contacto (15) está
entre dicha segunda zona y dicho elemento conductor (7).
11. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque dicha primera
placa está en dicha segunda zona.
12. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque dicha primera
placa está en dicha primera zona.
13. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque dicho segundo
punto de contacto (17) está asimismo en dicha segunda zona.
14. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque comprende,
adicionalmente, una tercera placa de condensador (11) dispuesta en
dicha segunda zona, donde dicha tercera placa de condensador (11) es
menor o igual que dicha primera placa de condensador (3), y donde
dichas segunda y tercera placas de condensador son, juntas, mayores
que dicha primera placa de condensador (3).
15. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque comprende,
adicionalmente, una tercera placa de condensador (11) dispuesta en
dicha segunda zona y una cuarta placa de condensador (5) dispuesta
en dicha primera zona, donde dicha primera placa de condensador (3)
y dicha segunda placa de condensador (9) son iguales entre sí, y
dicha tercera placa de condensador (11) y dicha cuarta placa de
condensador (5) son iguales entre sí.
16. Circuito integrado según la reivindicación
15, caracterizado porque dichas primera, segunda, tercera y
cuarta placas de condensador son todas iguales entre sí.
17. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 15 o 16, caracterizado porque comprende,
adicionalmente, una quinta placa de condensador (35) dispuesta en
dicha primera zona y una sexta placa de condensador (37) dispuesta
en dicha segunda zona, donde dicha quinta placa de condensador (35)
y dicha sexta placa de condensador (37) son iguales entre sí.
18. Circuito integrado según la reivindicación
17, caracterizado porque comprende, seis placas de
condensador dispuestas en dicha primera zona y seis placas de
condensador dispuestas en dicha segunda zona.
19. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 18, caracterizado porque comprende un
segundo tope entre dicha primera zona y dicho elemento conductor
(7).
20. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 19, caracterizado porque comprende un
tercer punto de contacto (21) dispuesto entre dicha primera zona y
dicho elemento conductor (7), donde dicho tercer punto de contacto
(21) define un segundo tope, de manera que dicho elemento conductor
(7) cierra un segundo circuito eléctrico cuando está en contacto con
dicho segundo punto de contacto (17) y dicho tercer punto de
contacto (21).
21. Circuito integrado según la reivindicación
20, caracterizado porque dicho elemento conductor (7)
comprende una parte cilíndrica (31) hueca que define un eje, en cuyo
interior se aloja dicho segundo punto de contacto (17), y una parte
plana (33) que sale de un lado de dicha parte cilíndrica (31) hueca
radialmente y que se extiende en sentido de dicho eje, donde dicha
parte plana (33) tiene una altura, medida en sentido de dicho eje,
que es menor que la altura de dicha parte cilíndrica (31), medida en
sentido de dicho eje.
22. Circuito integrado según la reivindicación
20, caracterizado porque dicho elemento conductor (7)
comprende una parte paralelepipédica hueca que define un eje, en
cuyo interior se aloja dicho segundo punto de contacto (17), y una
parte plana (33) que sale de un lado de dicha parte cilíndrica (31)
hueca radialmente y que se extiende en sentido de dicho eje, donde
dicha parte plana (33) tiene una altura, medida en sentido de dicho
eje, que es menor que la altura de dicha parte paralelepipédica,
medida en sentido de dicho eje.
23. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 18, caracterizado porque comprende un
tercer punto de contacto (21) y un cuarto punto de contacto (23)
dispuestos entre dicha primera zona y dicho elemento conductor (7),
donde dichos tercer punto de contacto (21) y cuarto punto de
contacto (23) definen unos segundos topes (19), de manera que dicho
elemento conductor (7) cierra un segundo circuito eléctrico cuando
está en contacto con dichos tercer punto de contacto (21) y cuarto
punto de contacto (23).
24. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 23, caracterizado porque cada uno de los
conjuntos de dichas placas de condensador dispuestas en cada una de
dichas primera zona y segunda zona tiene simetría central respecto
de un centro de simetría, y donde dicho centro de simetría está
superpuesto al centro de masas de dicho elemento conductor (7).
25. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 23, caracterizado porque el conjunto de
dichas placas de condensador dispuestas en cada una de dichas
primera zona y segunda zona tiene asimetría central, generando así
un momento de fuerzas respecto al centro de masas de dicho elemento
conductor (7).
26. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porque entre dicha
primera zona y dicha segunda zona se extienden dos paredes laterales
(29), donde entre dichas paredes laterales (29) y dicho elemento
conductor (7) existe una holgura, siendo dicha holgura
suficientemente pequeña como para imposibilitar geométricamente que
dicho elemento conductor (7) entre en contacto simultáneamente con
un punto de contacto del grupo formado por dichos primer y segundo
punto de contacto (15, 17) y con un punto de contacto del grupo
formado por dichos tercer y cuarto punto de contacto (21, 23).
27. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 26, caracterizado porque dicho elemento
conductor (7) tiene superficies externas redondeadas.
28. Circuito integrado según la reivindicación
27, caracterizado porque dicho elemento conductor (7) es
cilíndrico.
29. Circuito integrado según la reivindicación
27, caracterizado porque dicho elemento conductor (7) es
esférico.
30. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 28, caracterizado porque dicho elemento
conductor (7) presenta una cara superior y una cara inferior, dichas
caras superior e inferior siendo perpendiculares a dicho
desplazamiento de dicho elemento conductor (7), y por lo menos una
cara lateral, donde dicha cara lateral presenta unas breves
protuberancias.
31. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 30, caracterizado porque dicho elemento
conductor (7) es hueco.
32. Circuito integrado según la reivindicación
11, caracterizado porque dicha primera placa de condensador
(3) y dicha segunda placa de condensador (9) tienen la misma
superficie.
33. Circuito integrado según la reivindicación
12, caracterizado porque dicha primera placa de condensador
(3) tiene una superficie que es igual al doble de la superficie de
dicha segunda placa de condensador (9).
34. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 33, caracterizado porque una de dichas
placas de condensador (3, 5, 9, 11, 35, 37) es, simultáneamente uno
de dichos puntos de contacto (15, 17, 21, 23).
35. Circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 34, caracterizado porque comprende
adicionalmente, una pluralidad de elementos eléctricos conectados
eléctricamente a dicha matriz de conexión analógica, donde dichos
elementos eléctricos son unos elementos eléctricos del grupo formado
por elementos activos y elementos pasivos.
36. Circuito integrado según la reivindicación
35, caracterizado porque comprende por lo menos un elemento
eléctrico adicional, dicho elemento eléctrico adicional siendo del
grupo formado por sensores, fuentes de alimentación, actuadores y
antenas.
37. Circuito integrado según una de las
reivindicaciones 35 ó 36, caracterizado porque comprende
adicionalmente un circuito digital programable.
38. Circuito impreso caracterizado porque
comprende por lo menos un circuito integrado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 37, y una pluralidad de elementos eléctricos
conectados eléctricamente a dicha matriz de conexión analógica,
donde dichos elementos eléctricos son unos elementos eléctricos del
grupo formado por elementos activos y elementos pasivos.
39. Circuito impreso según la reivindicación 38,
caracterizado porque comprende por lo menos un elemento
eléctrico adicional, dicho elemento eléctrico adicional siendo del
grupo formado por sensores, fuentes de alimentación, actuadores y
antenas.
40. Circuito impreso según una de las
reivindicaciones 38 ó 39, caracterizado porque comprende
adicionalmente un circuito digital programable.
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