FR2988935A1 - Dispositif de commande de nems a module numerique de retard - Google Patents

Abstract

La présente demande concerne un dispositif de commande d'un microsystème électromécanique MEMS ou d'un nanosystème électromécanique NEMS comprenant une boucle de rétroaction dotée : - de moyens de numérisation (130) d'au moins un signal analogique en provenance dudit MEMS ou dudit NEMS et permettant de délivrer un signal numérique donné, - un module de retard programmable (170) pour induire un retard donné sélectionné parmi une pluralité de retards prédéterminés audit signal numérique donné et délivrer un ou plusieurs signaux retardés selon ledit retard donné sélectionné à des moyens d'excitation du MEMS ou du NEMS.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE DE NEMS A MODULE NUMERIQUE DE RETARD DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ART ANTÉRIEUR La présente demande concerne le domaine des systèmes électromécaniques et en particulier celui des MEMS (MEMS pour « Micro Electro-Mechanical System » ou micro-systèmes électromécaniques) ou des NEMS (NEMS pour « Nano Electro-Mechanical System » ou nanosystèmes électromécaniques). Elle prévoit un dispositif de rétroaction doté d'un module(s) de retard programmable permettant la mise en oscillation et/ou le maintien en oscillation d'un composant MEMS ou NEMS. Le dispositif de commande suivant l'invention s'adapte a une gamme importante de NEMS ou de MEMS. ART ANTÉRIEUR Parmi les dispositifs NEMS existants, ceux appelés « Cross-Beam » sont dotés d'un élément mobile 15 qui peut être par exemple sous forme d'une poutre ou d'un barreau de taille nanométrique destiné à vibrer ou à osciller (figures lA et 1B). Cet élément mobile 15 est mis en mouvement par le biais de moyens d'actionnement électrostatiques comprenant un réseau de connexions sur lequel un signal 25 d'excitation est appliqué, le réseau de connexions se terminant par un ou plusieurs plots 21, 22 disposés à proximité de l'élément mobile 15. Le signal d'excitation est généralement un signal haute fréquence ou ayant une fréquence supérieure à 100 kHz. Des moyens de détection, qui peuvent être par exemple des moyens de détection piézo-résistifs comprenant des jauges piézo-résistives permettent de réaliser une détection du signal électrique généré par les mouvements de l'élément mobile 15. Ces moyens de détection peuvent comprendre un plot 28 connectée à une ligne conductrice permettant de prélever un signal de détection traduisant un mouvement de l'élément mobile. Le dispositif peut comprendre également des 15 moyens de polarisation dotés de plots 24, 25, sur lesquels un signal de polarisation, généralement sous forme d'une tension continue, est appliqué. Le document « A high Gain-Bandwidth Product Transimpedance Amplifier for MEMS-Based Oscillators », 20 Nabki et al., IEEE 2008, divulgue par exemple un résonateur MEMS doté d'un élément mobile sous forme d'une poutre et disposé dans une boucle de rétroaction doté d'un amplificateur transimpédance. Le document « Fully Monolithic CMOS nickel 25 micromechanical resonator oscillator », Huang et al., MEMS 2008 présente un dispositif MEMS doté d'un élément mobile sous forme de plaques mobiles rattachées entre elles par des poutres et qui peut être intégré dans une boucle de rétroaction comprenant un amplificateur 30 transrésistance à gain modulable.

Le document "CMOS MEMS Oscillator for Gas Chemical Detection", Bedair et al., IEEE 2004, divulgue quant à lui un dispositif microélectronique doté d'un résonateur MEMS et d'un pré-amplificateur, d'un amplificateur à compensation de phase et d'un analyseur de spectre formant un système en boucle fermé. Pour mettre en oscillation et maintenir en oscillation un dispositif NEMS ou MEMS, des conditions appelées conditions de « Barkhausen » de gain et de déphasage doivent de préférence être remplies. Le document US 2010/0308931 divulgue un dispositif de commande de MEMS sous forme d'une boucle de rétroaction dotée d'un circuit analogique permettant d'induire un retard ou un décalage de phase, ce décalage de déphasage étant réglable. Le déphasage généré par ce circuit peut lui-même être variable en fonction des fréquences d'oscillation du MEMS. Avec un tel circuit de commande, pour des hautes fréquences, le circuit analogique de retard est susceptible d'introduire une atténuation importante du signal destiné à exciter le MEMS. Il se pose le problème de mettre en oeuvre un dispositif microélectronique de MEMS amélioré vis-à-vis des problèmes évoqués ci-dessus et capable d'assurer la mise en oscillation pour une large gamme de fréquence et de résonateurs utilisés. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne tout d'abord un dispositif de commande d'un microsystème 30 électromécanique MEMS ou d'un nano-système électromécanique NEMS comprenant une boucle de rétroaction dotée : - de moyens de numérisation d'au moins un signal analogique en provenance dudit MEMS ou dudit 5 NEMS et permettant de délivrer un signal numérique, - un module de retard programmable pour induire un retard sélectionné parmi une pluralité de retards prédéterminés audit signal numérique donné et délivrer un ou plusieurs signaux numériques retardés à 10 des moyens d'excitation du MEMS ou du NEMS. Les moyens de numérisation peuvent être sous forme d'un comparateur. Pour remplir les conditions d'oscillation du MEMS ou du NEMS, et palier au déphasage introduit 15 par les différents éléments d'une boucle de rétroaction, on met en oeuvre un déphasage connu et maitrisé. Une numérisation dudit signal donné que l'on souhaite retarder et ledit module de retard 20 permettent d'introduire un déphasage sans atténuer ce signal et indépendamment de la fréquence du signal. Ainsi, le dispositif de commande suivant l'invention peut s'adapter à une gamme importante de MEMS et/ou de NEMS. 25 Selon un premier mode d'excitation du NEMS ou du MEMS, les signaux numériques retardés peuvent être un premier signal de fréquence égale à la fréquence de résonance du MEMS ou NEMS et un deuxième signal de fréquence égale à la fréquence de résonance 30 du MEMS ou NEMS, le premier signal et le deuxième signal étant de préférence de même amplitude et étant en opposition de phase. Selon un deuxième mode d'excitation du NEMS ou du MEMS, les signaux numériques retardés peuvent être un premier signal et un deuxième signal de fréquence égale à la fréquence de résonance du MEMS ou NEMS, le premier signal et lé deuxième signal étant en quadrature de phase. Le module de retard programmable peut comprendre :- des moyens pour délivrer une pluralité 10 de signaux déphasés par rapport à un signal d'entrée dudit module de retard, lesdits signaux étant déphasés respectivement selon une pluralité de déphasages prédéterminés, - des moyens de sélection pour sélectionner au moins un signal déphasé parmi ladite 15 pluralité de signaux déphasés, - des moyens de sélection de fréquence entre une fréquence égale à la fréquence dudit signal d'entrée et une fréquence égale à la moitié de la fréquence dudit signal d'entrée, le ou les signal(aux) émis en sortie dudit module de 20 retard programmable ayant un déphasage égal au déphasage dudit signal déphasé et une fréquence égale à la fréquence ou à la moitié de la fréquence dudit signal d'entrée.Le module de retard programmable peut comprendre en outre des moyens formant une boucle 25 verrouillage de phase, les moyens pour délivrer une pluralité de signaux déphasés comprenant une ligne à retards commandés en tension possédant une première entrée recevant ledit signal numérique et délivrant un signal de retour, la tension de commande de là ligne à 30 retards dépendant d'une différence entre ledit signal numérique et ledit signal de retour.

Le retard introduit par le module de retard est ainsi un retard asservi indépendant des tensions et de l'amplitude du signal délivré en entrée de ce dernier.

Le dispositif de commande peut comprendre en outre : des moyens de mesure de fréquence dudit signal numérique. Le dispositif de commande peut comprendre en outre un module de sélection de configuration doté d'une première entrée connectée aux moyens de numérisation et d'une deuxième entrée, le module de sélection de configuration étant doté également d'une première sortie et d'une deuxième sortie connectée au module de retard programmable.

Le module de sélection de configuration peut être prévu pour adopter : - une première configuration, dans laquelle la première entrée est connectée à la deuxième sortie, la deuxième entrée étant connectée à la première 20 sortie, - une deuxième configuration dans laquelle la première entrée est connectée à la première sortie, la deuxième entrée étant connectée à la deuxième sortie. 25 Le module de sélection de configuration peut ainsi permettre de placer la boucle de rétroaction dans une configuration de boucle ouverte, dans laquelle des mesures de retard introduit par les éléments du dispositif de commande peuvent être réalisés, et dans 30 une autre configuration de boucle fermée.

Le module de sélection de configuration peut être prévu de sorte que : Tp (ET/ST) -configl = Tp (CS/ST) -config2 + Tp (ET/CE) -config2 et Tp (CE/CS) -configl 0 OU Tp (CE/CS) -configl « Tp (CS/ST) -config2 et Tp (CE/CS) -configl « TP (ET/CE) -config2 avec Tp (ST/ET) -configl : le temps de propagation d'un signal dans ladite première configuration entre ladite deuxième entrée et ladite première sortie, Tp(cs/sT)-config2 : le temps de propagation d'un 10 signal dans ladite deuxième configuration entre la première entrée et la première sortie, et Tp (ET/CE) -config2 le temps de propagation d'un signal dans ladite deuxième configuration entre la deuxième entrée et la deuxième sortie, Tp(cs/cE)-configi le 15 temps de propagation d'un signal dans ladite première configuration entre la première entrée et la deuxième sortie. Par Tp (CE/CS) -configl « Tp (CS/ST ) -config2 , on entend que Tp (CE/CS)-configl au moins dix fois ou au moins cent 20 fois inférieur à TP (CS/ST) -config2 - Et par Tp (CE/CS) -configl « Tp (ET/CE) -config2 on entend que Tp (CE/CS)-configl au moins dix fois ou au moins cent fois inférieur à Tp (ET/CE) -config2 - Tp (CS/ST) -config2 et Tp (ET/CE) -config2 peuvent être 25 par exemple de l'ordre de plusieurs nanosecondes. Tp (CE/CS) -configl peut être par exemple de l'ordre de plusieurs picosecondes par exemple de l'ordre d'une ou plusieurs centaines de picosecondes. Le dispositif de commande peut comprendre 30 en outre : - des moyens pour, lorsque le module sélecteur de configuration est dans la première configuration, déterminer TP(ET/ST) -configlr - des moyens pour, lorsque le module 5 sélecteur de configuration est dans la deuxième configuration : déterminer un retard Teàbo entre un signal de test, injecté à la deuxième entrée (ET) et de fréquence égale à la fréquence de résonance du MEMS ou du NEMS, et un signal en réponse à ce signal de test 10 prélevé sur ladite première sortie (ST), ledit retard donné étant sélectionné de sorte que : nnFr) (Fr) - (TP (ET/ST) -confie Tesbo) nombre entier et Fr la fréquence de résonance du MEMS ou du NEMS. 15 Le dispositif de commande peut comprendre en outre une interface de sortie dotée de moyens adaptateurs de charge et/ou de niveau de tension en sortie du module de retard programmable, Laprésente invention concerne également un 20 dispositif microélectronique comprenant au moins un MEMS ou au moins un NEMS et un dispositif de commande tel que défini précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à 25 la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : avec n un - les figures 1A, 1B, illustrent un exemple de dispositif NEMS suivant à excitation électrostatique et à détection piézo-résistive, - la figure 2 illustre un premier exemple 5 de mise en oeuvre d'un dispositif de commande suivant l'invention prévu pour délivrer des signaux d'excitation à un dispositif MEMS ou NEMS, le dispositif de commande étant sous forme d'une boucle de rétroaction dotée d'un module numérique de retard 10 programmable permettant d'imposer un déphasage déterminé aux signaux d'excitation délivré au MEMS ou au NEMS, - la figure 3 illustre un deuxième exemple de mise en oeuvre du dispositif de commande suivant 15 l'invention, ce dernier étant doté d'un module de sélection de configuration permettant de placer le dispositif de commande dans une configuration en boucle ouverte ou dans une configuration de boucle fermée, - la figure 4 illustre un exemple de mise 20 en oeuvre de chaine d'amplification filtrage mise en oeuvre dans un exemple de dispositif suivant l'invention, - la figure 5 illustre un exemple de comparateur mis en oeuvre dans un exemple de dispositif 25 suivant l'invention, - la figure 6 illustre un exemple de réalisation d'un module de retard programmable au sein d'un exemple de dispositif suivant l'invention, - la figure 7 illustre un exemple de 30 réalisation d'un module de sélection de configuration au sein d'un dispositif suivant l'invention de commande d'excitation d'un MEMS ou d'un NEMS, le module de sélection de configuration étant adapté pour commuter entre une première configuration dans laquelle le dispositif de commande est en boucle fermé et une deuxième configuration dans laquelle le dispositif de commande est en boucle ouverte, - les figures 8A-8B illustrent le fonctionnement d'un bloc de mesure de fréquence au sein d'un exemple de dispositif suivant l'invention, - la figure 9 illustre le fonctionnement d'une interface de sortie du module de retard programmable au sein d'un exemple de dispositif, suivant l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un premier exemple de dispositif de commande, mis en oeuvre suivant l'invention, est illustré sur la figure 2. Ce dispositif de commande permet de réaliser une excitation d'un MEMS ou d'un NEMS, par exemple un résonateur NEMS ou MEMS, afin de mettre ce dernier en oscillation et/ou de maintenir ce dernier en oscillation. Le dispositif de commande peut être sous forme d'une boucle de rétroaction comprenant tout d'abord un premier étage 120 ou un module 120 comprenant une chaine de gain-filtrage qui peut être analogique et permettre d'amplifier un signal SA issu d'un résonateur 110 MEMS ou NEMS. Cette chaîne peut être formée d'un 30 amplificateur différentiel ou d'un amplificateur à transimpédance ou amplificateur TIA (« TIA » pour transimpédance) et/ou d'un ou plusieurs filtres passe-bas, et/ou passe-haut. Un exemple de réalisation de la chaine de 5 gain filtrage du premier étage 120 est donné sur la figure 4 et comprend un amplificateur de transimpédance 122, en sortie duquel se trouvent des moyens 124 formant un filtrage passe-bas réglable. En sortie des moyens réalisant un filtrage passe-bas réglable 124, 10 sont également prévus des moyens 126 réalisant un filtrage passe-haut réglable. Un signal amplifié SB est ainsi issu du premier étage 120 et est numérisé à l'aide de moyens de numérisation comprenant un comparateur 130 de tension 15 qui est par exemple asynchrone. Un exemple de réalisation d'un tel comparateur 130 est donné sur la figure 5. Ce comparateur 130 est dit « asynchrone » dans la mesure où il n'est pas échantillonné par une 20 horloge de référence. Le comparateur 130 peut comprendre un amplificateur différentiel doté d'entrées E+ et E- formé de transistors MI, M2, M3, M4, M8, M5. Le comparateur 130 peut être formé également d'un étage de gain comprenant des transistors M7, M6. 25 L'étage de gain est suivi d'une série d'inverseurs 131, 133, 135 permettant d'effectuer une adaptation de charge avec l'étage suivant du dispositif de commande. En sortie des moyens de numérisation 130, 30 un signal numérique Sc est délivré. Ce signal numérique Sc peut être utilisé par un bloc numérique 150 permettant d'effectuer une mesure de fréquence du signal numérique Sc. Un exemple de réalisation d'un bloc 150 de mesure de fréquence est illustré sur la figure 8A. La 5 mesure mise en oeuvre par ce bloc 150 peut être une mesure de la période moyenne d'oscillation. Le bloc 150 de mesure de fréquence peut être formé de deux modules principaux 153, 155 qui peuvent être réalisés à l'aide de compteurs synchrones. 10 Un premier module 155 du bloc 150 est un diviseur par 2 puissance N. Sur une entrée E2 de premier module 155, un signal de référence Href à une fréquence de référence FREF par exemple d'une valeur de 1024 MHz. 15 Une sortie S2 de ce bloc est un signal Smes d'une période Tmes qui peut être par exemple de 2048 ps et avoir par exemple un niveau haut de durée de l'ordre de 1024 ps lorsque N = 21. Une porte ET 151 reçoit le signal numérique 20 Sc sur une première entrée et le signal Smes issu du premier module 155 sur une deuxième entrée. Cette porte ET 151 délivre un signal à une entrée El d'un deuxième module 153 du bloc 150. Le deuxième module 153 du bloc 150 est 25 formé d'un compteur synchrone, déclenché par exemple sur front montant, c'est-à-dire qu'à chaque front montant appliqué sur son entrée El, la valeur mémorisée dans le compteur est incrémentée d'une unité. Une autre entrée RAZ du deuxième module 153 30 permet la remise à 0 de la valeur du compteur. Une sortie Si permet de délivrer la valeur courante du compteur. Des chronogrammes Cio, C20, C30, C40 représentatifs respectivement du signal RAZ de réinitialisation du deuxième module 153, du signal Smes de sortie du premier module 155, du signal de sortie de la porte ET délivré en entrée El du deuxième module 153, du signal de données en sortie du deuxième module 153, sont donnés sur la figure 8B, et illustrent le fonctionnement du module 150 de mesure de fréquence. La mesure peut se dérouler en 3 phases : Selon une première phase dite « d'initialisation », le compteur synchrone 153 est initialisé par l'intermédiaire du signal RAZ de 15 réinitialisation. Selon une deuxième phase dite « de comptage » : lorsque le signal Smes en sortie du premier module 155 est dans un état haut ou égal à un niveau logique '1', à chaque front montant du signal 20 numérique Sc, la valeur du comptage mise en oeuvre par le deuxième module 153 est incrémentée. Selon une troisième phase de transfert et de calcul : lorsque le signal Smes en sortie du premier module 155 revient à un état bas ou à un niveau logique 25 '0', la valeur M du compteur 153 est transférée à une unité de calcul ; le calcul d'une période moyenne Txm d'un signal numérique Sc peut s'effectuer avec à l'aide d'une formule : Txm= (0,5 * Tmes) / M. 30 Par exemple pour une valeur de fréquence de référence FREF du signal d'horloge de 1024 MHz, pour N=21, la période de Tmes est de 2048 ps et la durée du niveau haut est de 1024 ps. Par exemple pour M=20000, on calcule Txm=0,5*2048ps/20000=51,2 ns.

Pour M=20001, on calcule Txm=0,5*2048ps/20001=51,19744 ns. Une mesure périodique ou permanente peut être mise en oeuvre. Le résultat de cette mesure peut être stocké dans une mémoire.

Le signal numérique Sc est également injecté dans un module 170 formant une cellule de retard programmable permettant par exemple de générer un ou plusieurs signaux numériques de sortie Sn, Sn avec un retard connu par rapport au signal d'entrée Sc, ce retard étant réglable ou programmable, et sélectionné parmi une pluralité de retards prédéterminés. Le retard introduit dans la boucle de rétroaction permet de compenser celui généré par les autres éléments de la boucle et de délivrer un signal 20 ou des signaux d'excitation au résonateur selon un déphasage déterminé répondant aux conditions d'oscillations du résonateur. Le module 170 permet d'induire un retard indépendant de la fréquence du signal détecté en sortie 25 du MEMS ou NEMS. Le module 170 permet également d'induire un retard sans atténuation du signal entrant dans ce module. Le module 170 de retard programmable peut être formé à l'aide d'une architecture de DLL (DLL pour 30 « Delay Locked Loop » ou boucle à verrouillage de délai) telle que celle présentée par exemple sur la figure 6. Dans cet exemple de réalisation, le module 170 comporte un comparateur de phase 172, une pompe de charge 174, une ligne à retard 177 commandée en tension ainsi qu'un décodeur 179. Le comparateur de phase 172, lorsqu'il est activé par un signal EN compare le signal d'entrée Sc servant de référence et un signal Sdly correspondant au dernier signal généré à l'extrémité de la ligne à retards 177. Le comparateur de phase 172 délivre deux signaux logiques UP et DOWN, qui sont l'image du décalage de phase entre les deux signaux Sc et Sdly destinés à être synchronisés. Lorsque les deux signaux Sc et Sdly ne sont pas encore synchronisés, les signaux logiques UP et DOWN ont des durées différentes. Lorsque les deux signaux Sc et Sdly sont en phase, la boucle est verrouillée. La différence de durée entre les signaux UP 20 et DOWN est convertie par la pompe de charge 174 en une tension proportionnelle Vcp qui commande la ligne à retards 177. Le décodeur 179 peut être quant à lui pourvu de plusieurs entrées de sélection, par exemple 25 de k=6 entrées de bit SLRI,", SLR6 du décodeur 179 permettant de sélectionner une valeur de retard parmi plusieurs, en particulier 2k, valeurs de retard déterminées, par exemple de 26 signaux retardés disponibles délivrées par la ligne à retard 177. 30 Cette ligne à retard 177 reçoit en entrée le signal Sc délivré par l'étage précédent de la boucle ainsi que la tension continue Vcp délivrée par le convertisseur à pompe de charge 174. La ligne à retard 177 est ainsi susceptible de délivrer plusieurs, en particulier 2k, signaux retardés déterminés, par exemple 26 signaux retardés, respectivement aux sorties OUT1,..., 0UT64, de la ligne à retard 177. Une première sortie OUT1, lorsqu'elle est sélectionnée, permet par exemple de délivrer un retard nul, tandis qu'une 64ème sortie 0UT64, lorsqu'elle est sélectionnée, permet par exemple de délivrer un retard égal à la période du signal Sc par exemple 5Ons et les sorties intermédiaires peuvent délivrer un retard par exemple compris entre 0.1 ns et 50 ns, par exemple de l'ordre de 20 ns. Le décodeur 179 permet de sélectionner une Mième sortie donnée OUTM parmi les sorties OUT1,..., 0UT64, de la ligne à retard 177 et délivrer un premier signal Spi provenant de cette sortie donnée OUTM en fonction de la commande indiquée par les signaux SLR1,...,SLR6 de sélection. Le décodeur 179 peut être également prévu pour émettre en sortie un deuxième signal SD2 de fréquence et d'amplitude égales à celle du premier signal Spi mais déphasé par rapport à Spi d'un déphasage prédéterminé, par exemple en quadrature de phase ou en opposition de phase avec le premier signal Spi, suivant le mode d'excitation choisi du résonateur. Un premier mode d'excitation du résonateur 110 dans lequel on applique un signal à la fréquence de résonance Fr de phase 0° sur un premier plot dit « d'excitation » du résonateur MEMS ou NEMS et un signal égal à la moitié de la fréquence de résonance Fr/2 de phase 180° sur un deuxième plot dit « d'excitation » du résonateur 110 MEMS ou NEMS peut être prévu. Un deuxième mode d'excitation du résonateur peut être prévu de sorte qu'on applique un signal SEI de fréquence Fr/2 et de phase 0° sur le premier plot du résonateur et un signal SE2 à Fr/2 de phase 90° sur le deuxième plot d'excitation. Ce deuxième mode d'excitation permet de maximiser le gain. Au niveau du module à retard 170, le passage du premier mode d'excitation au deuxième mode d'excitation peut être permis à l'aide d'un bit de sélection SLF du décodeur 179. Dans le premier mode d'excitation, les signaux Spi et SD2 délivrées en sortie du module à retard 170, peuvent avoir respectivement une phase de (360°*M)/64 et une phase de ((360°*M/64)+180°) et une fréquence d'excitation Fe. Dans le deuxième mode d'excitation, les signaux Spi et SD2 peuvent avoir respectivement une phase de (360°*N)/64 et une phase de ((360°*N)/64+90°) et une fréquence égale à Fe/2.

Avec un tel module 170, le retard ou le déphasage introduit est réglable dans une large gamme de retards ou déphasages et valable quelque soient les déphasages introduits par chaque bloc ou module de la boucle de rétroaction.

Avec un tel module 170, l'amplitude des signaux SD1 et Sn ne varie pas en fonction de la gamme rehaussés en amplitude à des buffers de sortie 30 195, 196. Le module 190 est prévu pour émettre des signaux selon une deuxième gamme d'amplitudes ou de mémoires 25 d'entrée numériques tensions, et servant de signaux d'excitation destinés à actionner le résonateur. 15 Le module 190 d'interface de sortie permet d'adapter en niveau et en charge le ou leS signaux de sortie SD1, SD2 du module 170 de retard programffiable à des moyens d'excitation du résonateur. Cette interface de sortie 190 peut être réalisée au moyen d'un ou plusieurs 20 inverseurs ét d'un ou plusieurs transiateurs de niveau. Un exemple de réalisation d'un module 190 d'interface de sortie est donné sur la figure 9. Ce module peut être formé de tampons communément appelés « buffers » 191, 192, destinés à recevoir des signaux selon une première gamme d'amplitudes ou de par exemple de l'ordre 1 Volt, d'un translateur de niveau 194 prévu pour délivrer des signaux introduit Un retard asservi qui est indépendant des tensions d'alimentation du dispositif de commande. Le ou les signaux retardés SD1, SD2 en sortie de l'étage 170 de retard programmable peut ou peuvent être ensuite mis en forme par un module 190 d'interface de sortie pour être appliqués à des moyens 10 d'excitation du résonateur 110. Ce module 190 de mise en forme permet de les signaux SE1, SE2 ayant des niveaux de tension adaptés générer de fréquence dans laquelle se trouve la résonance du MENS 110 ou du NEMS 110. Avec un tel module 170, on au résonateur fréquence de tensions supérieure à la première gamme et par exemple de l'ordre 3 Volts. Le module 190 reçoit des signaux numériques et délivre des signaux numériques ou analogiques. La 5 conversion numérique analogique est réalisée en interne ou en sortie du module 190, par exemple par filtrage. Dans un cas, par exemple, où le résonateur 110 est du type de celui décrit en liaison avec les figures LA-1B, les signaux SEI, SE2 sont délivrés aux 10 plots d'excitation 21 et 22 situés à proximité de l'élément mobile 15. Pour maintenir des conditions d'oscillation, le module de retard programmable permet d'établir un déphasage constant entre l'entrée du 15 premier étage et les signaux d'excitation SEI, SE2. Une variante de réalisation du dispositif de commande décrit précédemment est donnée en liaison avec la figure 3. Pour cette variante, le dispositif de 20 commande comprend, entre les moyens de numérisation 130 et le module 170 de retard, un module 210 de sélection de configuration adapté pour commuter entre une première configuration dans laquelle la boucle de rétroaction a une première configuration ou un premier 25 agencement, et une deuxième configuration dans laquelle la boucle de rétroaction a une deuxième configuration ou un deuxième agencement. La première configuration peut permettre de placer le dispositif de commande dans une configuration 30 de boucle fermée tandis que la deuxième configuration peut être destinée à placer le dispositif dans une configuration de boucle ouverte. Le module 210 de sélection de configuration comprend une première entrée CS connectée à la sortie 5 du comparateur 130 et une deuxième entrée ET sur laquelle un signal de test est destiné à être appliqué. Le module 210 de sélection de configuration est doté également d'une première sortie ST par laquelle un signal de test est destiné à être prélevé 10 et d'une deuxième sortie CE connectée au module de retard programmable 170. Le module 210 de sélection de configuration est prévu pour adopter une première configuration dans laquelle la première entrée CS est reliée à la première 15 sortie ST et la deuxième entrée ET est reliée à la deuxième sortie CE. Le module 210 de sélection de configuration est également prévu pour adopter une deuxième configuration dans laquelle la première entrée CS est connectée à la deuxième sortie CE, la deuxième 20 entrée ET étant connectée à la première sortie ST. Un exemple de mise en oeuvre d'un tel module de sélection de configuration est donné sur la figure 7. Le passage de la première configuration à la deuxième configuration peut être réalisé en fonction 25 de l'état d'un signal logique de sélection de configuration Ssc. Ce module 210 peut être formé de multiplexeurs 2 vers 1, 213 et 215 et de buffers 211, 217. Sur sa première entrée CS, le module 210 30 est susceptible de recevoir un signal numérique Sc issu du comparateur 130. La première entrée CS du module 210 est connectée à une entrée '1' d'un premier multiplexeur 213 de type 2 vers 1, tandis que la deuxième entrée ET du module 210 est connectée par l'intermédiaire du buffer 211 à une entrée '0' du premier multiplexeur 213. Ce premier multiplexeur 213 est prévu pour transmettre en sortie S une de ses deux entrées CS et ET, par exemple selon la table de vérité suivante : Ssc S 0 ET 1 CS Un autre buffer 217 est prévu en sortie du premier multiplexeur 213. La première entrée CS du module 210 est également connectée à une entrée '0' d'un deuxième multiplexeur 215 de type 2 vers 1, tandis que la première entrée ET du module 210 est connectée à une entrée '1' du deuxième multiplexeur 215. Ce deuxième multiplexeur 215 est également prévu pour transmettre en sortie S une de ses deux entrées CS et ET, par exemple en suivant la table de vérité suivante.

Ssc S 0 CS 1 ET Le module 210 peut ainsi suivre la table de vérité ci-dessous : Configuration Sortie ST Sortie CE Configuration 1 Entrée ET Entrée CS Configuration 2 Entrée CS Entrée ET Le module sélecteur de configuration 210 peut être également réalisé de sorte que, et en particulier les buffers 211 et 217 peuvent être prévus de sorte que, les délais de propagation ou retards entre les entrées ET, CS et les sorties ST, CE suivent les relations rl et r2 suivantes : Tp (ET/ST) -configl = TP (CS/ST) -config2 + TP (ET/CE) -config2 (r1) Avec : - Tp (ET/ST) -configl, le temps de propagation d'un signal en configuration 1 du module 210 entre l'entrée ET et la sortie ST, - Tp (CS/ST) -config2, le temps de propagation d'un signal en configuration 2 du module 210 entre l'entrée CS et la sortie ST, - Tp (ET/CE) -config2, le temps de propagation d'un signal en configuration 2 entre l'entrée ET et la sortie CE, Tp(cS/CE)-configl z 0, OU Tp (CS/CE) -configl << TP (CS/sT) -config2 et Tp (CS/CE) -configl << Tp (ET/CE) -config2 r2 ) Par ip (CS/CE) -configl << Tp (CS/ST) -config2, on entend que Tp(cs/cE)-configi est prévu au moins dix fois ou au moins cent fois inférieur à TP (CS/ST) -config2 - Par TID(CS/CE)-configl « TP (ET/CE)-config2 on entend que Tp(cs/cE)-configi est prévu au moins dix fois ou au moins cent fois inférieur à Tp (ET/CE) -config2 - Tp (CS/ST) -config2 et Tp (ET/CE) -config2 peuvent être 5 par exemple de l'ordre de plusieurs nanosecondes. Tp(cs/cE)-configi peut être par exemple de l'ordre de plusieurs picosecondes par exemple de l'ordre d'une ou plusieurs centaines de picosecondes. A l'aide de ce module de sélection de 10 configuration 210, il est possible de réaliser une évaluation du retard ou du déphasage introduit par le module 170 et qui est destiné à être sélectionné afin de permettre d'assurer une mise en oscillation du résonateur et/ou un maintien en oscillation de ce 15 dernier. Une méthode de détermination du retard ou du déphasage destiné à être sélectionné et produit par le module 170 peut être la suivante : On détermine tout d'abord la fréquence de 20 résonnance Fr du résonateur 110 par une ou plusieurs mesures préalables. La fréquence de résonnance Fr peut être déterminée par exemple par une mesure directe sur le MEMS ou le NEMS. Dans le cas où le résonateur 25 étudié est du type de celui décrit en liaison avec la figure 1, la mesure peut être réalisée sur le plot de détection 28 de ce dernier. Une détermination du maximum local de la fonction de transfert permet d'indiquer la fréquence de résonnance Fr.

30 Ensuite, on place le module 210 sélecteur de configuration dans la première configuration, afin de déterminer le retard Tes = Tp (ET/ST)-configl entre la deuxième entrée ET du module 210 et la première sortie ST, par exemple à l'aide d'un signal de test. Puis, le bloc de retard programmable 170 5 est programmé de telle sorte à introduire un retard nul, tandis que le sélecteur de configuration 210 est placé dans la deuxième configuration. On détermine alors un retard Tesbo entre la deuxième entrée ET et la première sortie ST, lorsque le 10 module 210 sélecteur de configuration est dans la deuxième configuration et que le dispositif de commande est en boucle ouverte. Pour cela, on injecte un signal de fréquence égal à la fréquence de résonance Fr 15 déterminée précédemment. Le retard Tesbo est tel que : Tesbo= Tp (CS/ST)-config2 TI) (ET/CE) -config2 + Tbo, avec Tbo le retard généré par le reste des modules et circuits du dispositif.

20 On en déduit le retard Tbo par la relation Tbo = Tesbo - Tes (si relation rl vérifiée). On détermine le retard idéal T1 devant être généré par le bloc de retard programmable pour faire en sorte que : 25 T1 = n/F - Tbo où n est un nombre entier positif, avec F la fréquence du signal en entrée du dispositif proche ou égale à Fr, la fréquence de résonance du résonateur NEMS, de sorte que : T1 = n/ Fr - Tbo.

30 On détermine ensuite un retard «possible» Tr parmi l'ensemble des retards programmables du module de retard. Le retard Tr est choisi égal à k * (Tretard max / nombre total de retard élémentaires), k étant un entier correspondant au nombre de retards élémentaires sélectionnés par la valeur de l'entrée SLF (Tretard max étant égal à 1/Fr ou un multiple de 1/Fr). Le nombre k de retards élémentaires retenus est tel que Tr est le plus proche possible de Tl, Tr pouvant être choisi inférieur ou supérieur à Tl. Une ou plusieurs de ces étapes peuvent être réalisées au moyen d'un microprocesseur associé à un ou plusieurs modules de traitement numériques, ou à l'aide d'un dispositif de traitement informatique, par exemple d'un ordinateur. Après réglage du retard (SLF), on place le module de sélection de configuration 210 dans la première configuration, de manière à être placé en boucle fermée. La première entrée ET peut être alors mise à un état défini. Une mise en oscillation du résonateur peut être ainsi assurée. Selon une variante de réalisation, on pourra utiliser d'autres types de circuits permettant de réaliser un module de retard programmable. Dans le cas par exemple où l'on dispose d'un signal d'horloge haute fréquence, N fois supérieure à la fréquence de résonance du résonateur, on pourra prévoir un circuit de retard programmable utilisant un compteur par N.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande d'un micro-système électromécanique MEMS ou d'un nano-système 5 électromécanique NEMS comprenant une boucle de rétroaction dotée : - de moyens de numérisation (130) d'au moins un signal analogique en provenance dudit MEMS ou dudit NEMS et permettant de délivrer un signal 10 numérique, - un module de retard programmable (170) pour induire un retard sélectionné parmi une pluralité de retards prédéterminés audit signal numérique et délivrer un ou plusieurs signaux numériques retardés à 15 des moyens d'excitation du MEMS ou du NEMS.
2. 2. Dispositif de commande d'un microsystème électromécanique MEMS ou NEMS selon la revendication 1, dans lequel parmi lesdits signaux 20 numériques retardés figurent un premier signal (SD1) et un deuxième signal (Sn) de fréquence égale à la fréquence de résonance du MEMS ou NEMS, le premier signal et le deuxième signal étant en opposition de phase. 25
3. 3. Dispositif de commande d'un microsystème électromécanique MEMS ou NEMS selon la revendication 1, dans lequel parmi lesdits signaux numériques retardés (SD1, Sn) figurent un premier signal 30 et un deuxième signal de fréquence égale à la moitié dela fréquence de résonance du MEMS ou NEMS, le premier et le deuxième signal étant en quadrature de phase.
4. 4. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le module de retard programmable (170) comprend : - des moyens (177) pour délivrer une pluralité de signaux déphasés (OUT1,..., 0UT64) par rapport à un signal d'entrée (Sc) dudit module de retard, lesdits signaux étant déphasés respectivement selon une pluralité de déphasages prédéterminés, - des moyens de sélection (179-SLR1,...,SLR6) pour sélectionner au moins un signal déphasé parmi ladite pluralité de signaux déphasés, - des moyens de sélection de fréquence (179-SLF) entre une fréquence égale à la fréquence dudit signal d'entrée et une fréquence égale à la moitié de la fréquence dudit signal d'entrée, le ou les signal émis en sortie dudit 20 module de retard programmable (170) ayant un déphasage égal au déphasage dudit signal déphasé et une fréquence égale à la fréquence ou à la moitié de la fréquence dudit signal d'entrée. 25
5. 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, dans lequel le module de retard programmable (170) comprend des moyens (172, 174) formant une boucle à verrouillage de phase, les moyens (177) pour délivrer une 30 pluralité de signaux déphasés comprenant une ligne à retards commandés en tension possédant une premièreentrée recevant ledit signal numérique et délivrant un signal de retour (Sdly), la tension de commande de la ligne à retards dépendant d'une différence entre ledit signal numérique et ledit signal de retour (Sdly).
6. 6. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant en outre des moyens de mesure de fréquence (150) dudit signal numérique (Sc).
7. 7. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant en outre un module de sélection de configuration (210) doté d'une première entrée (CS) connectée aux moyens de numérisation (130) et une deuxième entrée (ET) , le module de sélection de configuration (210) étant doté également d'une première sortie (ST) et d'une deuxième sortie (CE) connectée au module de retard programmable (170), le module de sélection de configuration étant prévu pour adopter : - une première configuration dans laquelle 20 la première entrée (CS) est connectée à la deuxième sortie (CE), la deuxième entrée (ET) étant connectée à la première sortie (ST), - une deuxième configuration dans laquelle la première entrée (CS) est connectée à la première 25 sortie (ST), la deuxième entrée (ET) étant connectée à la deuxième sortie (CE).
8. 8. Dispositif de commande selon la revendication 7, le module de sélection de 30 configuration étant prévu de sorte que : TP (ET/ST) -configl = TP (CS/ST) -config2 + TP (ET/CE) -config2 f10*TP(CE/CS)-configl < TP(CS/ST)-config2, et 10*TP(CE/CS)-configl < TP(ET/CE)-config2, avec Tp (ST/ET) - configl, le temps de propagation d'un signal dans ladite première configuration entre ladite deuxième entrée (ET) et ladite première sortie (ST) , Tp(cs/sT)-config2, le temps de propagation d'un signal dans ladite deuxième configuration entre la première entrée (CS) et la première sortie (ST) , et Tp (ET/CE)-config2, le temps de propagation d'un signal dans ladite deuxième 10 configuration entre la deuxième entrée (ET) et la deuxième sortie (CE) , Tp(cs/cE) -configl le temps de propagation d'un signal dans ladite première configuration entre la première entrée (CS) et la deuxième sortie (CE). 15
9. 9. Dispositif de commande selon la revendication 8, comprenant : - des moyens pour, lorsque le module sélecteur de configuration est dans la première 20 configuration, déterminer Tp (ET/ST)-configl, - des moyens pour, lorsque le module sélecteur de configuration est dans la deuxième configuration : déterminer un retard Tesbo entre un signal de test, injecté à la deuxième entrée (ET) et de 25 fréquence égale à la fréquence de résonance du MEMS ou du NEMS, et un signal en réponse à ce signal de test prélevé sur ladite première sortie (ST), ledit retard donné étant sélectionné de sorte que : n/ (Fr) - (Tp (ET/ST)-configl Tesbo) avec n un 30 nombre entier et Fr la fréquence de résonance du MEMS ou du NEMS.
10. 10. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant en outre : une interface de sortie (190) dotée de moyens adaptateurs de charge et/ou de niveau de tension en sortie du module de retard programmable (170).
11. 11. Dispositif microélectronique comprenant au moins un MEMS ou au moins un NEMS et un dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 10.