FI109155B - Menetelmä ja järjestely mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi - Google Patents

Description

109155

Menetelmä ja järjestely mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi - Förfarande och anordning för styrande av ett mikromekaniskt element KEKSINNÖN TAUSTA 5 1. Keksinnön ala

Keksintö koskee mikromekaanisia elementtejä. Erityisesti keksintö koskee mikromekaanisten elementtien, kuten mikromekaanisten kapasitiivisten tai galvaanisten kytkimien tai mikroreleiden, mikromekaanisten optisten kytkimien, bistabiilien säädettävien kondensaattoreiden tai kondensaattoriryhmien tai muiden bistabiilien tai 10 monitilaisten mikromekaanisten toimielinten ohjaamista.

2. Mikromekaaniset elementit

Mikroelektroniikassa pyritään kohti suurempaa integraatiotasoa, samoin mikrome-kaniikassa. Tämän vuoksi erityisesti mikroelektroniikan tarpeisiin suunniteltujen mikromekaanisten elementtien on oltava pidemmälle integroituja, koska sähköisissä 15 sovelluksissa vaaditaan yhä pienempiä ja pienempiä komponentteja. Mikromekaani sia elementtejä, kuten mikromekaanisia kytkimiä tai mikroreleitä käyttämällä voidaan saavuttaa monia etuja. Laitteiden koko esimerkiksi pienenee ja valmistuskus-! tannukset alenevat. Tästä on myös muita etuja, joita esitellään jäljempänä.

v,: Seuraavassa kuvataan mikromekaanisia kytkimiä yksityiskohtaisemmin. Mikrome- 20 kaaniset kytkimet kuuluvat mikromekaanisiin elementteihin, joita tulevaisuudessa :' ‘ *: käytetään laajasti monissa sovelluksissa. Mikromekaaniset kytkimet luovat kiinnos- tavia mahdollisuuksia esimerkiksi radiotaajuuspiireille. Mikromekaanisten rakenteiden käyttämisen etuina erityisesti radiotaajuuspiireihin sovellettuna ovat pieni vä-. liinkytkentävaimennus (alle 0,5 dB) ja suuri eristys (yli 30 dB). Lisäksi mikrome- I t ... 25 kaanisten kytkimien etuna on se, että mikromekaaniset kytkinrakenteet voidaan in tegroida monoliittisesti integroituihin piireihin. Kuvat 1 a-c esittävät kolmea erilaista v,: yleisesti käytettyä mikromekaanisten kytkimien perusrakennetta. Kuvassa la on esi- : “ ’: tetty ns. mikromekaaninen ulokekannatteinen kytkin. Kuvassa Ib on esitetty mikro · ..'. mekaaninen ulokekannatteinen kytkin, joka kytkee siirtojohdon osia. Kuvassa le on ‘ .30 esitetty mikromekaaninen siltakytkin.

Mikromekaanisen kytkimen toimintaa ohjataan ohjaussignaalilla tai -signaaleilla, jotka on kytketty kytkimen elektrodeihin. Ohjaussignaalin avulla mikromekaaninen 2 109155 kytkin järjestetään muuttamaan tilaansa. Tällä hetkellä saatavissa olevien, sähkö-staattisesti tai jänniteohjauksella käytettävien mikromekaanisten kytkinten suurin haittapuoli on se, että tarvittava ohjausjännite on yleensä 10-30 voltin luokkaa. Tällainen jännite on paljon suurempi kuin kytkentätoimintoihin käytettävien tekniikan 5 tason mukaisten (Bi)CMOS-laitteiden käyttöjännite. Lisäksi kytkentäviive ja tarvittava ohjausjännitteen taso liittyvät toisiinsa siten, että lyhyempi kytkentäaika vaatii suuremman mekaanisen resonanssitaajuuden ja siten jäykemmän mekaanisen rakenteen. Jäykemmät mekaaniset rakenteet edellyttävät kuitenkin korkeampia ohjausjän-nitetasoja.

10 3. Mikromekaanisten kytkinten kytkentädynamiikan teoria

Mikromekaanisten elementtien, erityisesti mikromekaanisten kytkimien, kytkentä-ominaisuudet ja käyttäytyminen muistuttavat klassisia mekaanisia releitä monella tavalla. Tästä syystä mikromekaanisten kytkimien toimintaa mallinnetaan yksinkertaistetuilla mäntämalleilla.

15 Levykondensaattorin kondensaattorilevyjen välinen sähköstaattinen voima on il dx ) dx{2C.

(!) r e0AU2 Q2 *.*. of =---= -=:- '·'·· 2(g0 -xf 2ε0Α : Y: Tässä W on kapasitanssiin C varautunut energia, U on jännite-ero, Q on varaus, x ; ‘ *': on siirtymä ja g0 on alkuperäinen kondensaattorilevyjen väli.

’;;; * Kuva 2 esittää mikromekaanisen kytkimen yksinkertaistettua mäntätyyppistä mallia.

···* 20 Tämä koostuu massasta, jousesta, vaimentimesta, levykondensaattorirakenteesta ja valinnaisista eristävistä liikkeenrajoittimista 203. Kun kiinteän elektrodin 202 ja mäntätyyppisen rakenteen liikkuvan osan 201 väliin kohdistetaan sähköstaattinen · ’: voima, elektrodien välille syntyy sähköstaattinen vetovoima. Mekaanisen jousivoi- Y ·. man ja sähköstaattisen voiman välille muodostuu voimatasapaino: :T: 25 J^F = Feleclric +Fmechanical = ~ °Alj2 --KX =0, (2) 2feo-x') jossa g0 on kondensaattorilevyjen alkuperäinen väli, x on siirtymä lepoasennosta, U on kondensaattorilevyjen välinen sähköinen potentiaaliero, κ on jousivakio, A on kondensaattorin pinta-ala ja ε0 on dielektrinen vakio.

3 109155

Kuva 2 esittää havainnollista mallia jänniteohjatusta mikromekaanisesta kondensaattorista, kytkimestä tai releestä. Järjestelmä on epävakaa, kun mekaaninen voima ei enää pysty vastustamaan sähköistä voimaa. Näin tapahtuu silloin, kun sekä voimien C^F) summa että voimien derivaattojen (—(^f)) summa on nolla.

5 Mäntärakenteen sisäänpainuminen eli sulkeutuminen tapahtuu rakenteen mitoista riippumatta, kun poikkeama on x = gjl> (3) ja kun jännite on

u = lii®L

ins0A (4) 10 Kuten kuvasta 2 voidaan nähdä, elektrodiin 202 voidaan järjestää eristäviä kohoumia 203 säätämään elektrodien välistä vähimmäisetäisyyttä sulkeutumisen yhteydessä.

Sulkeutumisen jälkeen väli pienenee arvoon, jonka määrittää näiden mekaanisten ra· joittimien korkeus hbump kiinteän elektrodin pinnasta. Kytkimen vapauttamiseksi 15 elektrodien välinen jännite on alennettava arvoon, jossa mekaaninen voima pystyy : V; taas kompensoimaan sähköisen voiman. Näin löydetään vapautusjännitteen arvo • .. _ \ ε0Α ' (5)

Vapautusjännite on selvästi pienempi kuin sulkemisjännite. Esimerkiksi 100 nm korkeilla rajoittimilla vapautusjännite on noin 10 % sulkemisjännitteestä. Vaikka ' * 20 siis sulkeutumisen aiheuttamiseen tarvitaan korkeajännite, paljon matalampi jännite ‘: riittää pitämään elektrodin sulkeutuneessa tilassa.

Kuva 3a esittää mikromekaanisen kytkimen tyypillisiä jännite-poikkeamaominai- * · ’ ·; · * suuksia. Liikkuva rakenne poikkeaa kiinteää elektrodia kohti, kunnes sulkeutuminen tapahtuu. Kun jännite on alentunut vapautusjännitteen alle, rakenne palautuu tasa · ·;··· 25 painoillaan mekaanisten ja sähköstaattisten voimien välille. Voidaan suunnitella myös rakenteita, joissa on useita tiloja. Kuva 3b esittää esimerkkiä järjestelmästä, jossa on kaksi erilaista vakaata sulkeutumistilaa, ensimmäinen aktiivinen (suljettu) tila 306 ja toinen aktiivinen (suljettu) tila 307.

4 109155

Yhtälö (1) osoittaa, että jos voidaan ohjata kondensaattorin varausta kondensaattorin yli olevan jännitteen sijasta, sulkeutumisen epästabiilius voidaan välttää, koska va-kiovarauksen aiheuttama voima ei riipu poikkeamasta. Alan kiijallisuudesta tunnetaan useita toteutustapoja varauksen ohjaamiseksi, ja mikromekaanisten rakenteiden 5 varauksen ohjaus on kokeellisesti osoitettu. Etuna on paljon laajempi säätöalue.

Vakiojännitteen tai vakiovarauksen sijasta voidaan käyttää myös vaihtojännitettä tai -virtaa mikromekaanisen rakenteen poikkeaman ohjaamiseen. Kun sinimuotoista virtaa syötetään kondensaattorin läpi, kondensaattorin # varaus käyttäytyy kuten <7 = L· sin a>act L h Λ (6) =>q = -^-cosaj)+q0, <»ac 10 jossa iac on vaihtovirran amplitudi ja ωαο sen taajuus. Muuta analyysia varten alku-varaus voidaan asettaa nollaksi. Jos vaihtovirran taajuus on suurempi kuin mekaaninen resonanssitaajuus, voiman vakiokomponentti on ? 2 F «_lJi£_ Π\ dc r, A 2 · v') 2^0 A(öac

Eräs yksinkertainen tapa muuttaa vaihtojännitesignaali efektiiviseksi vaihtovirraksi •::: 15 on käyttää LC-tankkipiiriä. Mikromekaanisen elementin kapasitanssi on tyypillisesti vV välillä 1 pF - 30 pF. Vaihtojännitteinen syöttösignaali muutetaan vaihtovirraksi kon-: densaattorin kautta. LC-tankkipiirin avulla voidaan saavuttaa hyvin suuri värähtele- : * * *: vän virran amplitudi tai kondensaattorin varaus. Virran amplitudi riippuu LC-tankki- piirin laatukertoimesta Q, kun tankkipiiri resonoi. Edullisessa toteutuksessa . · · ·. 20 tankkipiirin Q-arvon pitäisi olla yli 10.

Jos kytkimen ohjaukseen käytetään LC-tankkipiiriä, induktorin läpi kulkeneen vaih-’; “: tovirtasignaalin ohjaaman mikromekaanisen elementin kytkentäviive riippuu useista ',,,: parametreista: ; _ | ^"switch ~ ^switch(öm»fo>^pull-in>^control’ f\>Qs’ fLC) (8) 25 jossa /o on mekaaninen resonanssitaajuus, Qm mekaaninen laatutekijä, t/puI1_in sul-kemisjännite, /iC on LC-tankkipiirin resonanssitaajuus alkuvaiheessa, jossa mik- romekaaninen elementti ei ole poikkeutunut, Qs on LC-tankkipiirin laatutekijä ja ^control Ja Λ ovat ohjausjännitteen tasoja taajuus.

• I

5 109155

Kytkentäviiveen optimoimiseksi mekaaninen laatutekijä on sovitettava sellaiseksi, että se on tarpeeksi suuri, jotta liike on tarpeeksi nopeaa, mutta myös tarpeeksi pieni, jotta se vaimentaa kytkimen värähtelyn ensimmäisen kosketuksen jälkeen. Mekaanisen laatutekijän optimaalinen arvo on suunnilleen 0,05 - 0,5. Tätä voidaan sää-5 tää kytkinrakenteen sopivalla suunnittelulla ja ympäröivän kaasun paineella.

Kytkentäaika on kääntäen verrannollinen mekaaniseen resonanssitaajuuteen. Mitä lyhyempi vaadittava kytkentäaika on, sitä jäykempi mekaanisen rakenteen pitäisi olla. Yhtälön (3) mukaan tämä johtaa siihen, että tarvitaan suurempi sulkemisjännite ja korkeampi jännitetaso mikromekaanisen bistabiilin elementin laukaisemiseksi.

10 Kytkentäviive riippuu myös ohjaussignaalin amplitudista ja taajuudesta. Lisäksi tankkipiirin resonanssitaajuuden fLC ja ohjaussignaalin taajuuden yj keskinäinen sovitus vaikuttaa voimaan ja kytkentäviiveeseen. Huomattakoon, että tankkipiirin re-sonanssitaajuus fLC ei ole vakio kytkimen toiminnan aikana: kun mikromekaanisen rakenteen kapasitiivinen väli kapenee, resonanssitaajuus fLC alenee ja sovitus sig-15 naalitaajuuteen yj heikkenee.

Kuva 3 c esittää kytkentäviiveen riippuvuutta sähköisen (fLc) tai mekaanisen (fm) resonanssitaajuuden ja signaalitaajuuden yj välisestä suhteesta. Kytkentäviive lyhenee, kun signaalitaajuus yj kasvaa. Optimaalinen signaalitaajuus on 100 - 1000 kertaa suurempi kuin mekaaninen resonanssitaajuus. Kuva 3d esittää kytkentäviiveen ; 20 riippuvuutta tankkipiirin resonanssitaajuuden fLc ja ohjaussignaalitaajuuden /j vä- | lisestä suhteesta. Pienin mahdollinen kytkentäviive saavutetaan asettamalla ohjaus- signaalitaajuus yj noin 1 - 3 % pienemmäksi kuin tankkipiirin resonanssitaajuus fuc alussa.

.:::. KEKSINNÖN YHTEENVETO • ·» 25 Keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä ja järjestely mikromekaanisten element- ’: · tien ohjaamiseksi käytännöllisellä tavalla. Keksinnön tavoitteena on myös lieventää ',, y kuvattuja ongelmia mikromekaanisten elementtien toiminnan ohjauksen yhteydessä.

' · ‘ ' Keksinnön tavoitteet saavutetaan käyttämällä ainakin kahta ohjaussignaalia, joista toista käytetään asettamaan mikromekaaninen elementti aktiiviseen (sulkeutunee-30 seen) tilaan ja toista käytetään pitämään mikromekaaninen elementti aktiivisessa ....: (sulkeutuneessa) tilassa. Aktiivinen tila on tyypillisesti sulkeutunut tila.

Vaihtoehtoisesti keksinnön tavoitteet voidaan saavuttaa yhdistämällä nämä kaksi ohjaussignaalia yhteen signaaliin. Tällaisen järjestelyn etuna on se, että mikromekaani- 6 109155 sen elementin sulkeutuneessa tilassa pitämiseen tarvittavaa jännitetasoa voidaan alentaa. Tällöin tehonkulutus voidaan minimoida, eikä tarvita monimutkaisia dc-dc-muuttopiirejä korkeampien jännitetasojen kehittämiseksi. Lisäetuna on se, että järjestelyt keksinnön etujen saavuttamiseksi ovat yksinkertaisia ja helposti toteutetta-5 via.

Menetelmä ainakin yhden mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi on tunnettu siitä, että - mikromekaaninen elementti asetetaan aktiiviseen tilaan ainakin toisella ohjaussignaalilla, ja 10 - mikromekaaninen elementti pidetään mainitussa aktiivisessa tilassa ainakin ensim mäisellä ohjaussignaalilla.

Järjestely ainakin yhden mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi on tunnettu siitä, että järjestelyssä on ainakin - välineet ainakin ensimmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin muodosta-15 miseksi, - välineet ainakin mainitun toisen ohjaussignaalin jännitetason nostamiseksi, *:v - välineet mainitun ensimmäisen ohjaussignaalin ja mainitun toisen ohjaussignaalin ‘.;. ·' syöttämiseksi nostetulla jännitetasolla mikromekaaniselle elementille.

,···. Keksinnön mukaan mikromekaaniselle elementille järjestetään ohjauspiiri. Ohjaus- ::: 20 piirissä on ainakin järjestely, jossa vastaanotetaan ainakin kaksi ohjaussignaalia ja muodostetaan ainakin yksi antosignaali. Ensimmäistä ohjaussignaalia käytetään yl-’···' läpitämään mikromekaanisen elementin tilaa, kun se on aktiivinen tai johtavassa tilassa. Mikromekaaninen elementti asetetaan aktiiviseen tilaan toisella ohjaussignaa-lilla. Toinen ohjaussignaali yksin tai ensimmäisen ja toisen ohjaussignaalin summa ‘,,.ί 25 on edullisesti sellainen, että ne saavat mikromekaanisen elementin muuttamaan ti-, v. laansa.

:: Ensimmäinen ohjaussignaali on edullisesti vakiojännitesignaali ja toinen ohjaussig- • V; naali on vaihtuva signaali, kuten esimerkiksi sinimuotoinen signaali tai pulssi tai .,..: pulssijonosignaali.

30 Vaihtoehtoisesti molemmat signaalit voivat olla eritaajuisia vaihtovirtasignaaleja. Molemmat signaalit voivat olla myös pulssisignaaleja, joilla on erilainen pulssin le- 7 109155 veys tai erilainen pulssitiheys. Vaihtoehtoisesti nämä kaksi signaalia voivat olla kahden signaalin yhdistelmä, jossa kummalla tahansa on jokin edellä mainituista signaaliominaisuuksista. Kuvissa 5a-h on esitetty valikoima edullisia ohjaussignaaleja.

5 Edullisesti ainakin yhdellä näistä signaaleista on taajuus, joka aiheuttaa mikromekaanisen elementin Cs sähköisen tai mekaanisen resonanssin.

Keksinnön mukaan LC-tankkipiiriä käytetään muodostamaan kapasitiiviseen mikromekaaniseen elementtiin suuriamplitudinen, värähtelevä virta tai varaus hetkelliseksi ajanjaksoksi, joka on tarpeeksi pitkä aiheuttaakseen bistabiilin mikromekaani-10 sen elementin tilan vaihtumisen.

Keksintöä voidaan soveltaa esimerkiksi mikromekaaniseen kytkimeen, jossa on galvaaninen kontakti, mikromekaanisiin kapasitiivisiin kytkimiin, bistabiileihin mikromekaanisiin kondensaattoreihin ja kondensaattoriryhmiin, mikromekaanisiin optisiin kytkimiin tai mihin tahansa kapasitiivisesti ohjattavaan bistabiiliin tai monitilaiseen 15 mikromekaaniseen toimielimeen.

KUVIEN LYHYT SELOSTUS

Kuvat 1 a-c esittävät erilaisia mikromekaanisia kytkinrakenteita, ! ; Kuva 2 esittää yksinkertaistetun mikrosähkömekaanisen järjestelmän mäntära- ; ‘; ’ kennetta, 20 Kuva3a esittää mikromekaanisen kapasitiivisen elementin tyypillisiä jännite- : : poikkeamaominaisuuksia, · ' Kuva 3b esittää kolmitilaisen kapasitiivisen rakenteen jännite-kapasitanssiomi- naisuuksia, • · .···. Kuva3c esittää kytkentäviiveen riippuvuutta sähköisen tai mekaanisen reso- • 25 nanssitaajuuden ja signaalitaajuuden välisestä suhteesta,

Kuva 3 d esittää kytkentäviiveen riippuvuutta tankkipiirin resonanssitaajuuden ja ohjaussignaalin resonanssitaajuuden välisestä suhteesta, : Kuvat 4 a-e esittävät keksinnön peruskäsitteitä,

Kuvat 5 a-h esittävät mikromekaanisen elementin ohjaamiseen käytettäviä aalto-30 muotoja, 8 109155

Kuvat 6 a-d esittävät keksinnön toteutusmuotoja mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi,

Kuvat 7 a-b esittävät keksinnön toteutusmuotoja mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi, 5 Kuvat 8 a-b esittävät keksinnön toteutusmuotoja useiden mikromekaanisten kytkimien ohjaamiseksi,

Kuva 9 esittää yksinkertaistettua vuokaaviota keksinnön mukaisesta menetel-| mästä,

Kuvat 10 a-b esittävät ohjauselektrodien toteutusta pohjalevyllä, 10 Kuva 11 esittää LC-piirin toteutusta pohjalevyllä, ja

Kuva 12 esittää mikromekaanisen elementin toiminnan hetkellistä simulointia.

Kuvia 1, 2 ja 3 a-d on jo selostettu keksinnön taustan kuvauksen yhteydessä.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELITYS

Kuvissa 4 a-e on esitetty keksinnön peruskäsitteet, jotka muodostavat keksinnön . . 15 ytimen. Näissä kuvissa kondensaattori Cs kuvaa mikromekaanista elementtiä 402, ; ; kuten mikromekaanista kytkintä tai mikrorelettä tai vastaavaa. Mikromekaanista ’elementtiä ohjataan ohjaussignaalilla tai ohjaussignaaleilla. Kuvissa 5 a-h on esitetty *·'·* ohjaussignaalin tyypillisiä aaltomuotoja mikromekaanisten elementtien ohjaamisek -si. Ohjaaminen tarkoittaa tässä sitä, että mikromekaaninen elementti asetetaan aktii-·’.,.: 20 viseen tilaan, mikromekaaninen elementti pidetään aktiivisessa tilassa tai mikrome-: : kaaninen elementti asetetaan passiiviseen tilaan.

, Kuten kuvista 5a ja 5b voidaan nähdä, ohjaussignaali voi olla pulssijono, joka saa ] t ’ mikromekaanisen elementin muuttamaan tilaansa. Silloin, kun ohjaussignaaleja on

• I

*;·' ainakin kaksi, signaalit voidaan yhtä hyvin yhdistää kuvien 5c ja 5d esittämäksi :Y: 25 päällekkäiseksi signaaliksi, kuvan 5e esittämäksi amplitudimoduloiduksi (AM) sig-: *": naaliksi, kuvan 5f esittämäksi taajuusmoduloiduksi (FM) signaaliksi, kuvan 5g esit- tämäksi pulssinleveysmoduloiduksi (PWM) signaaliksi tai kuvan 5h esittämäksi : ·’ pulssitiheysmoduloiduksi (PDM) signaaliksi.

Alan asiantuntijalle on ilmeistä, että edellä kuvatut aaltomuodot voivat olla joko si-30 nimuotoisia tai pulssimuotoisia tai näiden yhdistelmiä. Esimerkiksi kuvan 5c esittä- 9 109155 män aaltomuodon liipaisuosa voi edullisesti olla pulssijonon sijasta sinimuotoinen signaali. Yhtä hyvin voidaan myös käyttää taajuuspyyhkäistyä aaltomuotoa keksinnön mukaisesti mikromekaanisen elementin ohjaamiseen.

Keksinnön mukaan on edullista, että käytettävä ohjaussignaalitaajuus on mikrome-5 kaanisen elementin mekaanisen resonanssitaajuuden aliharmoninen taajuus. Ohjaussignaalitaajuus voi olla myös sähköisen resonanssipiirin aliharmoninen taajuus, jota kuvataan tarkemmin jäljempänä.

Silloin, kun on ainakin kaksi ohjaussignaalia Utrig ja Uho]d, perusajatuksena on se, että ainakin toisen ohjaussignaalin Utrig ja ensimmäisen ohjaussignaalin Uhoid avulla 10 mikromekaaninen elementti järjestetään muuttamaan tilaansa ja toisen ohjaussignaalin Uhoid avulla se järjestetään pysymään uudessa tilassaan. Ilman mitään ohjaussignaalia mikromekaaninen elementti järjestetään palaamaan passiiviseen tilaan.

Seuraavaksi tarkastelemme kuvissa 4 a-e esitettyjen keksinnön toteutusmuotojen toimintaa pitäen mielessä kuvissa 5 a-h esitetyt ohjaussignaalien aaltomuodot. Kek-15 sinnön kuvassa 4a esitetyn ensimmäisen toteutusmuodon mukaan toiminta saadaan aikaan summaamalla ensimmäinen ja toinen ohjaussignaali summausvälineissä 401. Ohjaussignaalien summa järjestetään ylittämään Cs:n sulkemisjännitteen taso, jolloin mikromekaaninen elementti 402 muuttaa tilansa sulkeutuneeksi tilaksi. Sulkeutuneen tilan ylläpitämiseen riittää ensimmäinen ohjaussignaali Uhoid, koska sulkeu- «* * · ! ! 20 Uineessa tilassa pysymiseen tarvittava jännite on paljon alempi kuin sulkeutuneen ti- ; ; lan aikaansaamiseen tarvittava jännite. Tämän jäijestelyn etuna on se, että mikrome- kaaniseen elementtiin ei tarvitse käyttää korkeaa jännitetasoa koko sulkeutumisjak-‘ · · · ‘ son aikana. Tämän ansiosta elektroniikka yksinkertaistuu ja tehonkulutus pienenee.

:: Kuvassa 5d on esitetty edullinen summattu signaali, mutta signaalit voidaan summa- 25 ta myös mekaanisesti kuvassa 10a esitetyllä järjestelyllä, jota selostetaan tarkemmin jäljempänä.

i i .,,..

! * *

Keksinnön toisen toteutusmuodon mukaan, jota voidaan selostaa kuvalla 4a, toinen *;·’ ohjaussignaali Utng yksin riittää aiheuttamaan sulkeutumisvaikutuksen. Tässä tapa- ν': uksessa ei tarvitse summata ohjaussignaaleja. Kuitenkin on edullista syöttää ensim- 30 mäinen ohjaussignaali Uhoid mikromekaaniselle elementille ainakin ennen Utrjg-sig- naalin loppua sulkeutuneen tilan säilyttämiseksi vain Uhoid-signaalia käyttämällä.

1 » ' ‘. Myös tässä tapauksessa signaalit voidaan summata mekaanisesti, kuten kuvassa 10a on esitetty.

10 109155

Kuvassa 4b esitetty keksinnön kolmas toteutusmuoto käsittää summausvälineet 401, induktanssivälineet 403 ja mikromekaanisen elementin 402, joka on tässäkin kuvattu kondensaattorina Cs. Kuvan 4b esittämällä toteutusmuodolla on mahdollista muodostaa suuriamplitudinen jännite mikromekaanisen elementin yli. Summausväline*.I -5 le 401 syötetään ensimmäinen ohjaussignaali Uhoid, joka on esimerkiksi tasajänni-tesignaali, ja toinen ohjaussignaali Uttig, joka on esimerkiksi pieniamplitudinen, suuritaajuuksinen sinimuotoinen signaali tai pulssijono.

Summauselementin 401 anto syötetään LC-piiriin 403, 402. Tätä LC-tankkipiiriä käytetään muodostamaan suuriamplitudinen, värähtelevä virta tai varaus konden-10 saattorin kautta, koska LC-piiri vahvistaa antosignaalin resonanssia. LC-piirissä on ainakin induktori 403, jonka induktanssi on L, ja kapasitanssi C. Kapasitanssi C on edullisesti mikromekaanisen elementin ominaiskapasitanssi Cs. Kapasitanssi voidaan myös jäljestää mikromekaanisen elementin ulkopuolisena komponenttina, mikä voidaan ymmärtää niin, että kondensaattori on samalla pohjalevyllä kuin mikro-15 mekaaninen elementti, mutta sen ulkopuolella, tai jopa eri pohjalevyllä kuin mikromekaaninen elementti.

Summauselementin 401 antosignaalin taajuus on edullisesti lähes sama kuin anto-signaalia vahvistavan LC-piirin resonanssitaajuus. Summausvälineiden 401 antosig naalin taajuus on optimaalisesti 1 - 6 % alempi kuin LC-tankkipiirin, kuten kuvassa , |: 20 3 c on esitetty, jotta sillä olisi optimaalinen kytkentäviive.

Alan asiantuntijalle on ilmeistä, että antosignaalin taajuuden määrittää toisen oh-’ - ’ ·' jaussignaalin taajuus, jos ensimmäinen ohjaussignaalin on tasajännitesignaali.

. “'. Alan asiantuntijalle on myös selvää, että aliharmonista taajuutta voidaan myös käyt- . · *. tää ohjaussignaalina.

tl· 25 Keksinnön mukaan vahvistettu antosignaali aiheuttaa mikromekaanisen elementin ti-lan muutoksen. Yleisesti sanottuna LC-piirin avulla ulostulevan vaihtovirtasignaalin I 1 * ‘: tai päällekkäisen vaihtovirtasignaalin amplitudia voidaan nostaa tarpeeksi, jotta saa- , · vutetaan tarvittava, sulkeutumisen aiheuttava jännitetaso. LC-piiriä hyödyntämällä λ! vaihtojännitesignaali muutetaan vaihtuvaksi varaukseksi kytkimen kapasitanssissa.

30 Tämä varaus aiheuttaa yksisuuntaisen voimakomponentin, joka saa mikromekaani- t I * j sen elementin muuttamaan tilaansa. Kuvan 4a esittämässä toteutuksessa vastaava ’: ": summattu ohjaussignaali käyttää maata terminointijännitteenä. Kuvan 4b esittämäs sä toteutuksessa päättyminen järjestetään toteutettavaksi terminointijännitteellä Vt.

Alan asiantuntijalle on selvää, että terminointijännite Vt voi olla mikä tahansa sopi- 11 109155 va jännite, kuten maapotentiaali tai DC-pitojännite. Edelleen on selvää, että tätä voidaan soveltaa myös kaikkiin muihin kuvattuihin piireihin, vaikka ne on selvyyden vuoksi esitetty niin, että niissä on terminointijännitteenä maapotentiaali.

Kuvan 4c esittämässä keksinnön neljännessä toteutusmuodossa on induktori 403 ja 5 kondensaattori 402, joita käytetään ottonavalta Ui„. Lisäksi kuvatussa piirissä on li-säkondensaattori 404, jonka kapasitanssi on Cp. Tämä voi olla joko tarkoituksella lisätty kondensaattori tai mikä tahansa piirin loiskapasitanssi. Kondensaattoria 404 voidaan käyttää L:n ja Cs+Cp kokonaiskapasitanssin muodostamassa LC-piirissä, kun piiri järjestetään resonoimaan halutulla taajuudella.

10 Kuva 4d esittää keksinnön viidettä toteutusmuotoa. Syöttösignaali Ui„ sekä sulkee mikromekaanista elementtiä että pitää sen sulkeutuneessa tilassa, kunnes signaali Ui„ poistetaan. Mikromekaaninen elementti pysyy kuitenkin sulkeutuneessa tilassa jonkin aikaa, jos Cs:ssä on varausta jäljellä. Kuvan 4c esittämään edelliseen piiriin lisätään kytkentävälineet 405 mikromekaanista elementtiä esittävän kondensaattorin 402 15 jäljelläolevan varauksen purkamiseksi ja kytkennän purkamiseen kuluvan ajan lyhentämiseksi. Kytkennän purkamisaikaan vaikuttaa kondensaattorin 402 levyjen väliin jäävä jännite, joka on esitetty dimensiottoman poikkeutusjännitteen takareunana kuvassa 12, jota selostetaan tarkemmin jäljempänä. Kytkimen 405 avulla purkukon-densaattori 402 vähentää merkittävästi mikromekaanisen elementin 402 kytkennän-. . 20 purkuviivettä.

:.:. ·' Kuva 4e esittää keksinnön kuudetta toteutusmuotoa, jossa edellisen toteutusmuodon : V: Uin-signaali on vaihdettu kiinteään tasajännitteeseen Vt, edullisesti pitojännitteeseen :" ’; Vhoid. FET-transistori 406 on järjestetty vetämään Vt:n syöttämä virta induktorin 403 läpi. FET-kytkimen 406 toimintaa voidaan ohjata syöttämällä Ucontrorpulsseja FET-.··. 25 transistorin 406 hilalle. Liipaisun aikana FETiä 406 pulssitetaan samalla tai lähes samalla taajuudella kuin LC-yhdistelmän resonanssitaajuus, jolloin kondensaattori-levyjen yli oleva jännite saavuttaa tarvittavan sulkeutumisjännitteen. Induktorin 403 ’,läpi virtaava DC-pitojännite Vt on liipaisun jälkeen riittävä pitämään kytkimen 402 ·;·’ aktiivisessa sisäänvetotilassa. Kun Vt poistetaan, mikromekaaninen elementti 402 :Y: 30 vapautuu.

':' Vaihtoehtoisesti, jos jännite Vt ei yksin riitä pitämään mikromekaanista elementtiä I · · • ’,: 402 sulkeutuneessa (aktiivisessa) tilassa, jännitettä Vt voidaan täydentää syöttämällä :··: lyhytkestoisia Ucontroi-pulsseja FET-transistorin 406 hilalle pienemmällä toistono- peudella tai taajuudella. Etuna on se, että tässä tapauksessa jännitettä Vt ei tarvitse 35 poistaa mikromekaanisen elementin 402 vapauttamiseksi.

12 109155

Pienempi toistotaajuus on edullisesti mikromekaanisessa elementissä muodostetun LC-piirin sähköisen resonanssitaajuuden aliharmoninen taajuus tai mikromekaanisen elementin mekaaninen resonanssitaajuus.

Kun halutaan vapauttaa mikromekaaninen elementti 402 suljetusta tilasta, jäijeste-5 tään edullisesti ylimääräinen, lyhyt pulssi lähetettäväksi FET-kytkimeen 406 kapasitanssin Cs purkamiseksi, jolloin kytkennänpurkuviive pienenee.

Kuva 6a esittää keksinnön toteutusmuotoa, jossa on jännitettä tai aaltomuotoa 602 tuottava ohjain 601, induktanssi 403 ja mikromekaaninen elementti 402. Ohjain tuottaa Ujn-signaalin 602 LC-resonanssipiirin käyttämiseksi. Mikromekaanisen ele-10 mentin toiminta on sama kuin neljännen ja viidennen toteutusmuodon yhteydessä kuvattu.

Ensimmäisessä kuvan 6a esittämään toteutukseen liittyvässä käytännön toteutus-muodossa ohjain 601 syöttää mikromekaaniselle elementille tarvittavan Uin-signaalin 602. Tämä toteutusmuoto sopii sovelluksiin, joissa kytkennänpurkuviive 15 on merkityksetön, koska mikromekaanisen elementin Cs jäännösvaraus on purettava induktorin kautta, mikä hidastaa toimintajaksoa.

Toisessa kuvan 6a esittämään toteutukseen liittyvässä käytännön toteutusmuodossa ohjain 601 syöttää mikromekaaniselle elementille tarvittavan Uin-signaalin 602, mut-.V; ta ohjain 601 ohjaa myös varauksenpurkukytkimelle 405 tarkoitettua purkamisen . ·. ·. 20 ohjaussignaalia 603 pienentääkseen kytkennänpurkuviivettä.

Kuva 6b esittää keksinnön toteutusmuotoa, jossa on syöttökytkintä 613 ohjaava oh-jäin 611 sekä nopea käyttökytkin 406, edullisesti FET-kytkin. Puolijohdekytkin tci-:..,: mii normaalisti taajuudella, joka aiheuttaa sähköisen resonanssin induktorin 403 ja kondensaattorin 402 muodostamassa sarjaresonanssipiirissä. Tämän piirin toiminta-25 periaatetta kuvattiin edellä keksinnön kuudennen toteutusmuodon ja kuvan 4e selos-tuksen yhteydessä.

...

1 · · ;·’ Ensimmäisessä kuvan 6b esittämään toteutukseen liittyvässä käytännön toteutus- : V: muodossa syöttökytkin 613 puuttuu tai sen voidaan katsoa olevan jatkuvasti kytket- tynä päälle. Tässä tapauksessa ohjain 401 muodostaa syöttösignaalista sekä liipai-30 susignaalin että pitosignaalin käyttämällä kytkintä 406 ja hyödyntämällä : · ’ syöttöjännitettä V, ja kondensaattorin 402 ja induktorin 403 muodostaman LC-piirin sähköistä resonanssia.

13 109155

Toisessa kuvan 6b esittämään toteutukseen liittyvässä käytännön toteutusmuodossa ohjain 611 käyttää syöttökytkintä 613 syötön kytkemiseen pois. Tällöin syöttöjänni-te Uj„ voi edullisesti olla pitojännite Vt samoin kuin kuvassa 6b. Tässä tapauksessa ohjaimen on käytettävä kytkintä 406 ja hyödynnettävä syöttöjännitettä Vt ja konden-5 saattorin 402 ja induktorin 403 muodostaman LC-piiiin sähköistä resonanssia muodostaakseen mikromekaaniselle elementille 402 liipaisujännitteen.

Kolmannessa kuvan 6b esittämään toteutukseen liittyvässä käytännön toteutusmuodossa käyttökytkin 406 kytkeytyy hetkellisesti päälle sen jälkeen, kun syöttökytkin on kytketty pois tai vaihtoehtoisesti syöttö kytketään pois käyttökytkimen 406 vielä 10 johtaessa. Käyttökytkin toimii siten lisäksi purkukytkimenä, kuten edellä on kuvattu, minimoidakseen mikromekaanisen elementin Cs kytkennänpurkuviiveen.

Kuva 6c esittää keksinnön toteutusmuotoa, joka ei käytä edellä kuvattua tankkipiirin resonanssia liipaisujännitteen saavuttamiseksi. Kuvan 6c mukainen piiri muistutaa DC-DC-muuttajaa tai ns. askeltavaa nostomuuntajaa. Jännitteennostopiirissä on 15 puolijohdekytkin 626 virran vetämiseksi induktorin 403 läpi ja diodi 634 vain mikromekaanisesta elementistä 402 koostuvan kuorman erottamiseksi. Tavanomaisessa DC-DC-muuttajassa käytettäisiin suhteellisen suurta varauskondensaattoria varauksen keräämiseen, mutta tässä toteutusmuodossa mikromekaanisen elementin 402 kapasitanssi Cs käsittää sekä kuorman että varauskondensaattorin. Tämän toteutus-. . 20 muodon mukaisen DC-DC-muuttajan tarvitsee vain muodostaa varaus, jonka mik- ; ; ’ romekaanisen kytkimen kapasitanssi Cs kerää, ja se on siksi hyvin nopeatoiminen, 1 ‘‘ vaikka se voi olla yksinkertainen ja pienitehoinen. Diodi 624 estää purkautumisen muuttajan kautta. Ensimmäistä kytkentäelementtiä 626 käytetään siten nostamaan jännite liipaisuun tarvittavan sulkemisjännitteen tasolle. Toista kytkentäelementtiä :25 625 käytetään mikromekaanisen elementin 402 kapasitiivisen varauksen purkami- : ’ ”: seen. Näin tapahtuu edullisesti vain silloin, kun diodi 624 ei johda. Purkaminen saa daan aikaan ohjaamalla kytkentäelementtiä 625 signaalilla 623 siten, että konden-saattorin varaus purkautuu maahan.

• · ‘ Ensimmäisessä kuvan 6c esittämän toteutuksen käytännön toteutusmuodossa pito-i V: 30 jännite johdetaan edullisesti induktorin 403 ja diodin 701 läpi, jos toteutuksessa on ; ohjaimen 621 ohjaama syöttökytkin 613.

• Toisessa kuvan 6c esittämän toteutuksen käytännön toteutusmuodossa syöttökytkin :·: 613 puuttuu tai se ei ole ohjaimen 621 ohjaama, vaan jatkuvasti päällä. Tässä tapa uksessa ohjaimen 621 on käytettävä kytkintä 626 vaihtuvalla toistonopeudella tai 14 109155 vaihtuvalla pulssinleveydellä muodostaakseen mikromekaaniselle elementille 402 sekä liipaisujännitteen että pitojännitteen.

Kuva 6d esittää keksinnön erästä toteutusmuotoa, joka aktiivisen ohjaimen käyttämisen sijasta käyttää takaisinkytkentäverkkoa ominaisresonanssin indusoimiseksi.

5 Ominaisresonanssin aiheuttava, vahvistava, takaisinkytkentää käyttävä vaiheensiir-toverkko voidaan ohjata päälle tai pois Utrig -ohjaussignaalin käyttämällä signaalilla 631.

Tämän toteutusmuodon etuna on se, ettei käyttösignaalitaajuuden ja LC-piirin reso-nanssitaajuuden välillä voi olla taajuuksien yhteensopimattomuutta.

10 Ensimmäisessä kuvan 6d esittämän toteutuksen mukaisessa käytännön toteutusmuodossa käytetään yhtä ohjaussignaalia hipaisemaan mikromekaaninen elementti sulkeutumaan. Tässä toteutusmuodossa ei ole mitään pitojännitettä. Tätä menetelmää voidaan käyttää silloin, kun on otettava huomioon toteutuksen tehokkuus. Etuna on se, että sulkemisen ohjaukseen voidaan käyttää yksinkertaista yhden linjan ohjausta.

15 Haittana on se, että sulkemisjännitettä on käytettävä koko ajan aktiivisessa tilassa, koska mitään erillistä pitojännitettä ei ole.

Toisessa kuvan 6d esittämän toteutuksen mukaisessa käytännön toteutusmuodossa käytetään erillistä ohjaussignaalia tuottamaan pitojännite, ja erillistä ohjauslinjaa ;. ·. käytetään kytkemään irti positiivinen takaisinkytkentä itsevärähtelylle, jota tässä ta- . . 20 pauksessa tarvitaan vain sulkemista varten.

Kuva 7a esittää keksinnön toteutusmuotoa, jossa on vahvistinaste 703 LC-piirien 402 ja 403 käyttämiseksi sekä ohjain 701, jonka ottoina ovat Uh0id ja U^g ja syöttö-Ϋ ’: jännite Vcc. Ohjain 701 ohjaa vahvistinastetta 703 yhdellä linjalla 702. Pitojännite Vt :' ”: on edullisesti myös vahvistinasteen 703 syöttöjännite.

25 Kuvan 7a esittämän toteutuksen ensimmäisen käytännön toteutusmuodon mukaan ‘ ‘ vahvistinta 703 ohjataan ohjauslinjan 702 yli käyttämällä esimerkiksi kuvassa 5b •..: esitettyä ohjaussignaalia. Ohjauslinjaa 702 voidaan siten joko pitää jännitetasolla Vt, : Y: jolloin mikromekaaninen elementti 402 pysyy aktiivisessa tilassa, pitää passiivisena . ·. maatasolla, jolloin mikromekaaninen elementti 402 vapautuu, tai se voi värähdellä 30 tai sitä voidaan pitää lähellä LC-piirin 402, 403 resonanssitaajuutta, jolloin mikro· ; ·' mekaaninen elementti 402 sulkeutuu.

Kuvan 7a esittämään toteutukseen liittyvän toisen käytännön toteutusmuodon mukaan jännite Vt on alempi jännite, edullisesti maapotentiaali, kuin toinen syöttöjän- 15 109155 nite Vcc, ja vahvistimen ottosignaali on tässä tapauksessa kuvan 5a esittämä ohjaussignaali.

Kuvan 7a esittämään toteutukseen liittyvän kolmannen käytännön toteutusmuodon mukaan käyttämällä jännitettä Vt, joka ei ole riittävä pitämään mikromekaanista 5 elementtiä sulkeutuneessa tilassa, ohjain 701 ohjaa sekä liipaisujännitettä että pito-jännitettä ohjauslinjan 702 yli käyttämällä joko amplitudimoduloituja tai pulssinle-veysmoduloituja aaltomuotoja, kuten on esitetty kuvassa 5e tai 5f. Näiden aaltomuotojen taajuudet tai niiden aliharmonisten aaltomuotojen monikerrat ovat samoja kuin LC-piirin 402, 403 resonanssitaajuus tai lähellä sitä.

10 Kuva 7b esittää keksinnön toteutusmuotoa, jossa on itsevärähtelevä vahvistinaste 703 LC-piirin 402, 403 ohjaamiseksi sekä ohjain 701, jossa on syötöt Uhoid ja Utrig ja syöttöjännite Vcc. Takaisinkytkentäpolku on järjestetty takaisinkytkentäkondensaat-torin 705 avulla induktorilta 403. Ohjain 701 ohjaa vahvistinastetta 703 yhdellä linjalla 702. Pitojännite Vt on edullisesti myös vahvistimen 703 syöttöjännite. Mag-15 neettisesti kytketty kela tai edullisesti väliotto 706 induktorista 403 on järjestetty tuottamaan vaihesiirretty takaisinkytkentäsignaali, jonka takaisinkytkentäkonden-saattori 705 välittää vahvistinasteeseen. Kuvassa 7b induktorin 403 käämityksen ensimmäinen pää on kytketty syöttöjännitteeseen Vt ja toinen pää takaisinkytkentä-kondensaattoriin C^, ja väliotto on kytketty mikromekaanisen elementin erääseen | . . 20 elektrodiin. Alan asiantuntijalle on kuitenkin selvää, että väliotto voidaan yhtä hyvin ! kytkeä syöttöjännitteeseen Vt ja induktorin 403 päät takaisinkytkentäkondensaatto- ! ' ·' ·' riin Cfb ja tankkipiirin kapasitanssiin Cs. Kuvan 7b mukainen piiri tai sen kuvattu va·; ! ::: riantti muodostaa itse asiassa tunnetun Hartley-oskillaattorin, ja jos vahvistin tuottaa ;...: vahvistuksen resonanssitaajuudella, piiri värähtelee, kun komponentit on valittu so- • 25 pivasti.

Ensimmäisessä kuvan 7b esittämän toteutuksen mukaisessa käytännön toteutusmuodossa ohjain 701 on tarpeeton, jos erillistä pitojännitettä ei tarvitse muodostaa. Itse-’ ' värähtely voidaan estää yksinkertaisesti estämällä takaisinkytkentäsignaalia vaikuttamasta vahvistimeen 703 käyttämällä maadoitusta tai muuten pysäyttämällä takai-: : ’: 30 sinkytkentäsignaali. Etuna on yksinkertainen yksilinjainen ohjaus, mutta tehokkuus . huononee, koska mikromekaanista elementtiä painetaan kiinni tarpeettomasti koko ajan, vaikka pienempikin pitojännite riittäisi.

; : Toisessa kuvan 7b esittämän toteutuksen mukaisessa käytännön toteutusmuodossa ohjain 701 on järjestetty tuottamaan myös pitojännite. Liipaisujännitteen tuottava it-35 sevärähtely on aktiivinen vain mikromekaanisen elementin 402 sulkeutumisen aika· 16 109155 na. Ohjain 701 tuottaa pitojännitteen ohjaamalla ulostulovahvistimen sopivalle tasa-virtatasolle lopettaen samalla takaisinkytkentäsignaalin, jota tarvitaan ylläpitämään itsevärähtelyä. Kuvassa 7b on esitetty yksinkertainen menetelmä tämän tekemiseksi käyttämällä suuri-impedanssista ohjausta 704, jonka avulla takaisinkytkentäsignaali 5 voi tavoittaa vahvistimen 703, kun ohjaimen 701 anto on suuri-impedanssisessa tilassa. Kun ohjaimen anto on joko suuri tai pieni, takaisinkytkentäsignaali 704 on estetty tavoittamasta vahvistinta 703. Toinen antotasoista ohjaa vahvistimen antoa tuottaakseen DC-pitojännitteen mikromekaaniselle elementille 402, ja toinen taso, vapautustaso, aiheuttaa mikromekaanisen elementin vapautumisen. Tämän toteutus-10 muodon etuna on se, että mikromekaanista elementtiä voidaan täysin ohjata käyttämällä vain DC-signaalitasoja vain yhdellä signaalilinjalla.

Kuvat 8 a-b esittävät keksinnön toteutusmuotoja, joita voidaan käyttää tilanteissa, joissa on ohjattava useita mikromekaanisia elementtejä 402. Kuvissa 8 a-b mikromekaaniset elementit on kuvattu kondensaattoreina 402. Mikromekaanisia element-15 tejä ohjataan summauselementeillä 401, joihin ensimmäinen ohjaussignaali UhoW ja toinen ohjaussignaali Utrig voidaan reitittää kytkimien 803 ja 804 avulla. Pidätyskyt-kin 803 voidaan edullisesti jäljestää niin, että se tarjoaa purkautumistoiminnon va-pautusviiveen lyhentämiseksi.

Ensimmäisessä kuvan 8a esittämään toteutukseen liittyvässä käytännön toteutus-. . 20 muodossa toinen ohjaussignaali Utrig muodostetaan ensimmäisestä ohjaussignaalista ; Uhoid jännitteenmuuttovälineillä 801. Yksi mahdollisuus on sellainen, että ensim- ' ·' · ’ mäinen ohjaussignaali Uhoid on tasajännitesignaali, joka on DC-DC-muutettu jännit- ::: teenmuuttovälineillä toisen ohjaussignaalin Utrig, muodostamiseksi, jolloin tämä toi- :,,. ·’ nen ohjaussignaali on myös tasajännitesignaali. Toisen ohjaussignaalin Utrig tasajän-25 nitetaso muutetaan siten korkeammalle tasolle kuin ensimmäisen ohjaussignaalin : Uhoid jännitetaso. Toinen ohjaussignaali Utrjg kerätään varauskondensaattoriin 802, joka on järjestetty jännitteenmuuttovälineiden 801 armon ja maan välille. Ohjaus -signaaleiden valintaa summauselementteihin 401 ohjataan kytkentävälineillä 803, . 804, jotka tässä edullisessa toteutusmuodossa ovat FET-kytkimiä. Ensimmäisen oh- ‘ 30 jaussignaalin Uhoid valinnan ohjaus on toteutettu kytkentävälineillä 803. Samalla ta- v valla toinen ohjaussignaali Utrig valitaan kytkentävälineillä 804. Kytkentävälineitä ; : 804 ohjaava signaali on edullisesti vaihtojännitesignaali, joka saa kytkentävälineet ·. 804 vaihtelemaan johtavan tilan ja ei-johtavan tilan välillä. Joko ensimmäisen ' '. ohjaussignaalin Uhoid ja toisen ohjaussignaalin Utrig summa tai toinen ohjaussignaali 35 Utrig yksin sulkee mikromekaanisen elementin.

17 109155

Toisessa kuvan 8b esittämän toteutuksen mukaisessa käytännön toteutusmuodossa käytetään erillistä Utrig-syöttöä 805. Alan asiantuntijalle on selvää, että jännitteen-muuttovälineinä 805 voi olla tasavirtalähde tai jokin muu muuttaja. On mahdollista esimerkiksi syöttää summauselementteihin 401 mikä tahansa sopiva tasa- tai vaihto-5 virtasignaali.

Kuvissa 8 a-b on esitetty vain kaksi mikromekaanista elementtiä ja ohjauspiiriä, mutta alan asiantuntijalle on selvää, että niiden lukumäärä voi olla myös mikä muu tahansa. Mikromekaaniset elementit voivat myös olla keskenään erilaisia, mikä tarkoittaa, että sulkemisvaikutuksen aiheuttamiseksi tarvittava jännitetaso voi olla eri-10 lainen, jolloin tarvitaan joko erilaiset muuttajat tai erilainen kytkinajoitus kytkimille 803 ja 804.

Edellä kuvatuissa toteutusmuodoissa on selostettu mikromekaanisten elementtien ohjausta. Kaikissa ohjauspiirien toteutusmuodoissa käytetään sähköisiä signaaleja. Useimmat toteutusmuodot edustavat erityisesti sellaisia toteutuksia, joissa hyödyn-15 netään LC-resonanssia ohjaussignaalin vaikutuksen vahvistamiseksi. LC-resonans-sin käyttämisen lisäksi toinen mahdollisuus parantaa toista ohjaussignaalia Utrig on hyödyntää itse mikromekaanisen elementin mekaanista resonanssia. Tämä voidaan tehdä sovittamalla toisen ohjaussignaalin harmoninen taajuus mikromekaanisen elementtirakenteen mekaaniseen resonanssiin. Tämä vaatii kuitenkin mekaaniselta , , 20 rakenteelta suurta Q-arvoa. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että mikromekaanisen ';' * rakenteen on toimittava tyhjiössä häiriöiden minimoimiseksi.

:'; ‘: Yleisesti voidaan sanoa, että järjestelyssä mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi , ' " . on ainakin välineet ainakin ensimmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin . ·, muodostamiseksi. Nämä välineet voivat olla esimerkiksi jännitteenmuuttajia. Jopa -1 25 akku tai paristo on sopiva tähän tarkoitukseen. Keksinnön mukaisessa järjestelyssä on välineet ainakin toisen ohjaussignaalin jännitetason nostamiseksi. Nämä välineet voivat myös koostua tavallisesta jännitteenmuuttopiiristä, erityisesti siinä tapaukses-' ’ sa, että tietty jännitetaso nostetaan korkeammalle jännitetasolle. Eräs mahdollisuus ..: on se, että välineet ainakin toisen ohjaussignaalin jännitetason nostamiseksi koostu- : 30 vat induktorista ja kondensaattorista, jotka muodostavat LC-piirin. Tässä on mah- . dollista käyttää hyväksi mikromekaanisen elementin sisäistä kondensaattoria. Induk- • ’ tori ja kondensaattori voivat olla myös erillisiä komponentteja. Keksinnön mukai sessa järjestelyssä on lisäksi välineet ensimmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaus signaalin syöttämiseksi nostetulla jännitetasolla mikromekaaniselle elementille. Näi-35 tä välineitä ovat esimerkiksi summauspiiri, jota käytetään ensimmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin summaamiseen yhteen ja signaalien summan syöt- 18 109155 tämiseen mikromekaaniselle elementille. Alan asiantuntijalle on selvää, että ainakin toisen ohjaussignaalin jännitetason nostaminen voidaan suorittaa ennen signaalien syöttämistä mikromekaaniselle elementille tai sen jälkeen. Tämä riippuu ohjauspiirin toteutuksesta.

5 Kuva 9 esittää keksinnön mukaista menetelmää yksinkertaistetun vuokaavion avulla. Ensimmäisessä vaiheessa 850 muodostetaan ensimmäinen ohjaussignaali Uhoid ja toinen ohjaussignaali Utng. Ensimmäinen ohjaussignaali Uhoid voidaan muodostaa esimerkiksi suoraan syöttöjännitteestä. Toinen ohjaussignaali Utrig voidaan muodostaa esimerkiksi ensimmäisestä ohjaussignaalista Uhoid· Ensimmäinen ohjaussignaali 10 Uhoid ja toinen ohjaussignaali Utrig syötetään mikromekaaniselle elementille mikromekaanisen elementin tilan muuttamiseksi vaiheessa 851. Uusi tila on mikromekaanisen elementin hipaistu tila eli sulkeutunut tila. Keksinnön ensimmäisen toteutus-muodon mukaan sulkeutunut tila saadaan aikaan yksin toisella ohjaussignaalilla Ut. ng. Keksinnön toisen toteutusmuodon mukaan tarvitaan ensimmäisen ohjaussignaalin 15 Uhoid ja toisen ohjaussignaalin Utrig summa aiheuttamaan mikromekaaniselle elementille sulkeutumisvaikutus. Seuraavassa vaiheessa 852 toisen ohjaussignaalin Utng | syöttö keskeytetään ja mikromekaanisen elementin uutta tilaa ylläpidetään ensim mäisellä ohjaussignaalilla Uhoid· Alan asiantuntijalle on selvää, että ensimmäisen ohjaussignaalin Uhoid on oltava suurempi kuin vapautusjännite, jotta sulkeutunutta tilaa 20 voidaan ylläpitää. Kun ensimmäinen ohjaussignaali Uhoid deaktivoidaan, mikromekaaninen elementti voidaan vapauttaa alkuperäiseen tilaansa. Ensimmäinen ohjaus-·' .' signaali Uhoid ja toinen ohjaussignaali U^g voidaan vahvistaa ennen niiden syöttä- ! ; mistä mikromekaaniselle elementille. Eräs mahdollinen tapa suorittaa vahvistus on käyttää LC-resonanssipiiriä. Toinen mahdollisuus on käyttää hyväksi mikromekaa-*;;; ‘ 25 nisen elementin mekaanista resonanssia. Puskuria tai vahvistinta voidaan myös käyt-’... * tää joko ohjaussignaalien vahvistamiseen tai itsevärähtelyn aiheuttamiseen.

t »»

Kuvissa 10a ja 10b on esitetty pohjalevylle toteutetun ohjausjärjestelyn käytännön toteutusmuotoja. Kuten kuvista 10a ja 10b voidaan nähdä, keksinnön näissä toteu-... tusmuodoissa elektrodit 901, 902, joita käytetään kahden ohjaussignaalin syöttämi- ' I ‘ 30 seen mikromekaaniselle elementille 900, ovat toisistaan erillisiä.

. · · ·, Kuvassa 10a mikromekaaninen elementti 900, joka on tässä mikromekaaninen kyt-’ ·' kin, on järjestetty muuttamaan tilaansa, kun elektrodeille 901, 902 syötetään ohjaus- ·* ·' signaaleja. Keksinnön mukaan ensimmäinen ohjaussignaali Uhoid on järjestetty en-simmäiselle elektrodille 901 ja toinen ohjaussignaali Utng on järjestetty toiselle 35 elektrodille 902. Toinen ohjaussignaali Utng on edullisesti lyhytkestoinen korkeajän-nitepulssi, joka on riittävän korkea aiheuttaakseen sulkeutumisvaikutuksen ensim- 19 109155 mäisellä ohjaussignaalilla Uhoid· Kun sulkeutumisvaikutus esiintyy, toinen ohjaussignaali Utrig voidaan deaktivoida ja sulkeutunutta tilaa ylläpidetään sen jälkeen vain ensimmäisellä ohjaussignaalilla Uhoid· Ensimmäinen ohjaussignaali Uhoid ja toinen ohjaussignaali Utrig voidaan myös syöttää mikromekaaniselle elementille käyttämällä 5 samaa elektrodia.

Kuva 10b esittää samanlaista järjestelyä kuin kuvassa 10a on esitetty. Tässä saadaan aikaan lyhytkestoinen korkeajännite resonanssipiirillä, joka on järjestetty toiseen oh-jaussignaalipiiriin Utrjg. Resonanssipiiri on muodostettu induktorilla L ja mikromekaanisen elementin sisäisellä kapasitanssilla. Toisen ohjaussignaalin Utrig taajuus on 10 edullisesti hiukan (1 - 6 %) suurempi kuin resonanssipiirin resonanssitaajuus. Resonanssipiirillä voidaan nostaa toisen ohjaussignaalin Utrjg jännitetasoa, kunnes se on tarpeeksi korkea aiheuttaakseen sulkeutumisvaikutuksen.

Keksinnön mukaan ohjauselektrodit on ainakin osittain peitetty dielektrisellä kerroksella, joka estää galvaanisen kosketuksen mainittujen ohjauselektrodien ja mikro · 15 mekaanisen elementin välillä.

Kuva 11 esittää mikromekaanisen elementin käytännön järjestelyä. Tässä tapauksessa kytkin on esitetty yhdessä rengasinduktanssin kanssa, joka muodostaa resonoivan tankkipiirin induktanssin, jolloin ohjauselektrodin kapasitanssi Cs yhdessä hajaka-pasitanssien kanssa muodostaa LC-piirin kokonaiskapasitanssin. Rengasinduktanssi ;;, ·' 20 on edullisesti järjestetty niin, että siinä on magneettinen sydän, jolloin se saadaan : Y: pienikokoiseksi ja hajainduktanssi vähenee.

Kuva 11 esittää toteutusmuotoa, jossa rengasinduktanssi ja mikromekaaninen ele-;* mentti on integroitu samalle pohjalevylle 951. Kuvassa 11 esitetty järjestely sisältää *' mikromekaanisen elementin 402, signaalikoskettimet 953 ja ohjauselektrodin 952.

;: 25 Tässä edullisessa toteutusmuodossa on järjestetty vain yksi ohjauselektrodi 952 mikromekaanisen elementin 402 toiminnan ohjaamiseksi. Keksinnön mukaan on myös '; : mahdollista käyttää useita elektrodeja ohjaustarkoituksiin. Ohjaussignaalit ohjataan •'": pohjalevyyn ohjaussignaalikoskettimien 954 kautta. Signaalit ohjataan mikromekaa niseen elementtiin 402 rengasinduktanssin 955 kautta. Rengasinduktanssi 955 on : ; 30 edullisesti järjestetty magneettisydämen 956 ympärille. Induktorin 955 ja mikrome- ' - ‘ kaanisen elementin 402 sisäisen kapasitanssin avulla ohjaussignaalien jännitetaso voidaan nostaa vaadittavalle jännitetasolle sulkeutumisvaikutuksen aikaansaamiseksi, kuten edellä on kuvattu. Pohjalevy 951 voi olla piikiekko, johon mikromekaaninen elementti 402 ja induktori 955 on integroitu. Eräs mahdollisuus on käyttää poh-35 jalevynä boorilasia. Pohjalevy voi myös olla polymeeristä valmistettu. Käytettävä 20 109155 induktori on edullisesti magneettisydämen ympärille järjestetty kolmiulotteinen solenoidi tai toroidi. Magneettisydämellä 956 on edullisesti suuri permittiivisyys. On myös mahdollista, ettei induktoria 955 ja mikromekaanista elementtiä 402 ole integroitu samalle pohjalevylle. Tämän toteutusmuodon mukaan induktori on massakom-5 ponentti, joka on mikromekaanisen elementin ulkopuolella.

Kun keksintöä sovelletaan mikromekaanisiin kytkimiin ja induktori on integroitu samalle pohjalevylle, induktorin induktanssiarvot ovat käytännössä luokkaa 100 nH - 10 000 nH, ja Q-tekijän on oltava parempi kuin 10 taajuusalueella 1 - 200 MHz. Mekaanisen resonanssin Q-tekijä riippuu halutusta kytkentäajasta, mutta se 10 on luokkaa 0,01 - 0,5.

Kuva 12 esittää hetkellistä simulaatiota mikromekaanisen elementtirakenteen, tässä tapauksessa kytkimen, poikkeuttamisesta. X-akseli on aika, joka on dimensioton, ja y-akseli esittää rakenteen poikkeamaa ja vastaavaa sulkeutumisjännitettä. Ensimmäinen käyrä 998 kuvaa ensimmäisen ja toisen ohjaussignaalin summaa. Toinen 15 käyrä 999 kuvaa mikromekaanisen kytkimen poikkeamaa. Ensin jännite nostetaan ensimmäisen ohjaussignaalin jännitetasolle, joka on pitojännite. Hetkellä 50 toinen ohjaussignaali syötetään elektrodeille, jolloin tuloksena on mikromekaanisen elementin sulkeutumisvaikutus. Toinen ohjaussignaali aktivoidaan noin 10 aikayksikön kohdalla. Sulkeutunutta tilaa ylläpidetään ensimmäisellä ohjaussignaalilla hetkeen . . 20 150 asti. Kuten voidaan nähdä, keksinnön mukaisella järjestelyllä sulkeutunutta tilaa voidaan ylläpitää matalalla jännitetasolla, joka on vain kymmenesosa sulkemisjän--V nitteestä.

Kuvauksessa on esitetty erilaisia järjestelyjä, joiden avulla mikromekaanisten ele-,*··. menttien, esimerkiksi kytkimien, toimintaa voidaan ohjata. Toistaiseksi tässä ei ole lii 25 kiinnitetty huomiota käytettävien komponenttien ja elementtien arvoihin käytännössä. Järjestelyn teknisten piirteiden selventämiseksi mikromekaaninen kytkin voi olla esimerkiksi sellainen, että sen mekaaninen resonanssitaajuus f0 on välillä 10 - 200 11*1» ' ‘ kHz. Mekaaninen laatutekijä Qm on välillä 0,05 - 0,5. Sulkemisjännite Upun-in on 10 -..30 V ja mikromekaanisen kytkimen sisäinen kapasitanssi on 1 - 30 pF. Käytettävän 30 induktorin induktanssi voi olla edullisesti 100 nH - 10 μΗ. LC-tankkipiirin laatute· kijä Q on edullisesti suurempi kuin 10 ja tankkipiirin resonanssitaajuus fLc on l ,·’ 200 MHz. Toisen ohjaussignaalin Utrig tuottamiseen käytettävällä vaihtojänniteläh- : · * teellä on amplitudi, joka on 0,1 - 0,2 kertaa sulkemisjännite Upuii.in. Tämä on tyypil-: lisesti noin 1 - 3 V. AC-signaalin taajuus on 1 - 200 MHz. Tasajännitelähde ensim- 35 mäisen ohjaussignaalin tuottamiseksi tuottaa jännitteen, jonka amplitudi on 0,1 - 0,2 kertaa sulkemisjännite Upuu.in, tyypillisesti 1 - 3 V. Alan asiantuntijalle on ilmeistä, 21 109155 että edellä esitetyt arvot ovat vain esimerkkejä eivätkä ne mitenkään rajoita keksintöä.

Mikromekaanisten elementtien ohjaus suoritetaan edullisesti käyttämällä pientä jännitettä monimutkaisuuden vähentämiseksi ja siten myös hinnan alentamiseksi. Tässä 5 on esitetty uusia, keksinnöllisiä ja käytännöllisiä ratkaisuja mikromekaanisten elementtien ohjaamiseksi. Nämä mikromekaaniset elementit voivat olla kytkimiä, releitä tai muunlaisia mikromekaanisia elementtejä sähköisiin ja optisiin kytkentätarkoi-tuksiin.

Mikromekaanisia elementtejä käytetään nykyään moniin tarkoituksiin tietoliikenteen 10 alalla. Mikromekaanisia elementtejä käytetään matkaviestimissä, joissa kytkemistä tarvitaan moniin tarkoituksiin erityisesti kaksikaistaisissa tai kaksitilaisissa matkaviestimissä.

Tässä kuvatuissa toteutusmuodoissa komponentit ja välineet voidaan korvata muilla elementeillä, jotka suorittavat olennaisesti samat toiminnot.

15 Keksintöä on selostettu edellä viitaten edellä mainittuihin toteutusmuotoihin. Kuitenkin on selvää, ettei keksintö ole rajattu vain mainittuihin toteutusmuotoihin, vaan ! se käsittää kaikki mahdolliset toteutusmuodot keksinnöllisen idean ja seuraavien par tenttivaatimusten hengessä ja suojapiirissä.

* · * 1 I t I ( » ·

Claims (40)

109155

1. Menetelmä ainakin yhden mikromekaanisen elementin ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että - mikromekaaninen elementti asetetaan aktiiviseen tilaan ainakin toisella ohjaussig- 5 naalilla, ja - mikromekaaninen elementti pidetään mainitussa aktiivisessa tilassa ainakin ensimmäisellä ohjaussignaalilla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aktiivinen tila on sulkeutunut tila.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen ohjaus signaali on lyhytkestoinen jännitepulssi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen ohjaussignaali on lyhytkestoinen sinimuotoinen signaali.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen ohjaus-15 signaali on lyhytkestoinen pulssijono.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen ohjaus- ‘:' ·' signaali on taajuuspyyhkäisty aaltomuoto.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen , * · ·. ohjaussignaali on vakiojännitesignaali.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikromekaa- :: ninen elementti asetetaan aktiiviseen tilaan ensimmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin summalla. » « I · » ...

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että summa koos- ': * tuu signaaleista, joilla on erilaiset amplitudit. > t » • t ·

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että summa koos- t ’ ” tuu signaaleista, joilla on erilaiset taajuudet.

·;'·; 11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että summa koos tuu signaaleista, joilla on erilaiset toimintajaksot. 109155

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että summa koostuu signaaleista, joilla on erilaiset pulssitiheydet.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen ohjaussignaalin amplitudi on suurempi kuin ensimmäisen ohjaussignaalin amplitudi.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen oh jaussignaalin amplitudia nostetaan resonanssipiirillä.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen ohjaussignaalin taajuus on 0 - 6 % pienempi kuin resonanssipiirin sähköinen resonanssitaajuus.

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen ohjaus signaalin harmoninen taajuus on olennaisesti sama kuin mikromekaanisen elementin mekaaninen resonanssi.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen ohjaus signaalin harmoninen taajuus on olennaisesti sama kuin mikromekaanisen elementit, j 15 sähköinen resonanssi.

18. Järjestely ainakin yhden mikromekaanisen elementin (402) ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että järjestelyssä on ainakin I · . t · t - välineet ainakin ensimmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin muodosta- ! ! miseksi, ,: 20 - välineet ainakin mainitun toisen ohjaussignaalin jännitetason nostamiseksi, Ϊ - välineet mainitun ensimmäisen ohjaussignaalin ja mainitun toisen ohjaussignaalin '' ‘ syöttämiseksi nostetulla jännitetasolla mikromekaaniselle elementille.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välineet aina- ’' ’: kin ensimmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin muodostamiseksi sisältä- I » I 25 vät ainakin jännitteenmuuttopiirin.

: 20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen jäqestely, tunnettu siitä, että jännitteen- : v. muuttopiiri sisältää ainakin : - tasajännitelähteeseen kytketyn induktorin, - mikromekaanisen elementin, jolla on sisäinen kapasitanssi, 109155 - diodin, joka estää mainitun mikromekaanisen elementin mainitun kondensaattorin purkautumisen, - ensimmäisen kytkentäelementin mainitun induktorin ja mainitun diodin välisen jännitteen ohjaamiseksi, 5. toisen kytkentäelementin (803) mainitun mikromekaanisen elementin mainitun ka pasitanssin (402) mainitun varauksen asettamiseksi alkuarvoon.

21. Patenttivaatimuksen 18 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välineet ainakin mainitun toisen ohjaussignaalin jännitetason nostamiseksi sisältävät ainakin re-sonanssipiirin.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että resonanssipiiri koostuu induktorista ja mikromekaanisen elementin kapasitanssista.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kapasitanssi on mikromekaanisen elementin sisäinen.

24. Patenttivaatimuksen 22 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kapasitanssi 15 on mikromekaanisen elementin ulkopuolinen.

25. Patenttivaatimuksen 22 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että induktori ja ·:·.·' mikromekaaninen elementti on integroitu samalle pohjalevylle.

* · ! ! 26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pohjalevy on .; piikiekko. • · • · ·

27. Patenttivaatimuksen 25 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pohjalevy on valmistettu boorilasista.

28. Patenttivaatimuksen 25 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pohjalevy on valmistettu kvartsista.

29. Patenttivaatimuksen 25 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pohjalevy on 25 valmistettu polymeeristä.

:·!·, 30. Patenttivaatimuksen 22 mukainen jäqestely, tunnettu siitä, että induktori on ‘ ‘. kolmiulotteinen solenoidi. * 1 i

31. Patenttivaatimuksen 22 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että induktori on kolmiulotteinen toroidi. ! 109155

32. Patenttivaatimuksen 22 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että induktorin sydämellä on suuri permittiivisyys.

33. Patenttivaatimuksen 22 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että induktori on mikromekaanisen elementin ulkopuolinen massakomponentti.

34. Patenttivaatimuksen 21 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että resonanssipiiri sisältää ainakin - tasajännitelähteeseen kytketyn induktorin, - mikromekaanisen elementin, jolla on sisäinen kapasitanssi, - kytkentäelementin, joka ohjaa mainitun mikromekaanisen elementin mainitun si-10 säisen kapasitanssin purkautumista.

35. Patenttivaatimuksen 21 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että resonanssipii-riä käyttää vahvistinaste.

36. Patenttivaatimuksen 35 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että vahvistinastet-ta ohjaa resonanssipiiristä tuleva takaisinkytkentäsignaali.

37. Patenttivaatimuksen 18 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välineet en- ·,·. simmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin syöttämiseksi nostetulla jänni-‘ ! tetasolla mikromekaaniselle elementille sisältävät summauselementin mainitun en- ; ; simmäisen ohjaussignaalin ja mainitun toisen ohjaussignaalin summaamiseksi.

: 38. Patenttivaatimuksen 18 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välineet en- : “': 20 simmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin syöttämiseksi mikromekaanisel-:"'; le elementille sisältävät ainakin yhden ohjauselektrodin.

39. Patenttivaatimuksen 18 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välineet en-' 1 simmäisen ohjaussignaalin ja toisen ohjaussignaalin syöttämiseksi mikromekaanisel- ..: le elementille sisältävät ainakin kaksi erillistä ohjauselektrodia mainituille ensim- 25 mäiselle ja toiselle ohjaussignaalille. 1

40. Patenttivaatimuksen 38 tai 39 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että ohjaus- ; ‘ : elektrodit on ainakin osittain peitetty dielektrisellä kerroksella, joka estää galvaani- : : sen kosketuksen mainittujen ohjauselektrodien ja mikromekaanisen elementin välil lä. 109155