Literatura científica selecionada sobre o tema "Circuits électroniques d'interface"

La thèse explore la récupération d'énergie à petite échelle, en se concentrant sur les circuits de récupération d'énergie électrostatique. Elle vise à convertir l'énergie ambiante en électricité pour alimenter de manière durable des dispositifs électroniques et des capteurs, notamment dans des endroits éloignés ou inaccessibles.Cette technologie pourrait remplacer les batteries traditionnelles, qui souffrent de fuites, de capacité limitée et de sensibilité aux fluctuations de température. Elle prolonge la durée de vie des dispositifs et réduit la nécessité de recharges fréquentes, ce qui est crucial pour l'Internet des Objets (IoT). Les technologies de récupération d'énergie soutiennent l'autonomie et la flexibilité des déploiements IoT, réduisant les coûts de maintenance et permettant une surveillance en temps réel et une maintenance prédictive.La thèse analyse l'état de l'art des circuits de récupération d'énergie électrostatique, en se concentrant sur leur efficacité et leur mise en œuvre pratique à travers des diagrammes QV. Les circuits à cycle QV rectangulaire, bien que simples, sont moins efficaces, tandis que les circuits à cycle QV triangulaire offrent de meilleures performances mais sont plus complexes à mettre en œuvre.Une approche innovante combine les avantages des deux types de circuits, proposant une technique semi-passive où la charge et la décharge du transducteur sont synchronisées avec le mouvement structurel, utilisant des commutateurs contrôlables pour maintenir des cycles triangulaires. Cet équilibre entre simplicité et efficacité est une contribution clé de cette recherche.La thèse explore également différents types de transducteurs pour la récupération d'énergie électrostatique. Les transducteurs MEMS offrent une haute précision et une miniaturisation, mais rencontrent des problèmes d'efficacité à haute fréquence. Les condensateurs à base de polymères atteignent une haute capacitance mais ont des pertes d'énergie importantes dans le transducteur lui-même. Les condensateurs battants convertissent efficacement l'énergie vibratoire mais nécessitent une conception mécanique précise. Les Condensateurs Métalliques Accordables, utilisés dans des circuits résonants, sont simples à mettre en œuvre et ont des pertes d'énergie modérées (dans le transducteur lui-même), ce qui en fait une option fiable pour les circuits développés. Ainsi, le Condensateur Métallique Accordable est choisi pour valider les circuits développés.Un aspect particulier de la thèse est l'exploration de l'élément photocapacitif, utilisant des matériaux sensibles à la lumière pour convertir l'énergie lumineuse en électricité. Initialement conçu comme un condensateur variable, les expériences ont montré que cet élément fonctionne principalement comme un générateur de courant lorsqu'il est exposé à la lumière. Des tests avec le circuit doubleur de Bennet ont révélé que le transducteur génère du courant sans tension de polarisation appliquée, suggérant un mode de fonctionnement différent qui pourrait être exploré davantage.La recherche introduit la méthode SCDI (Charge et Décharge Synchronisées sur Inductance), équilibrant simplicité et efficacité dans la conversion d'énergie. Cette méthode synchronise les cycles de charge et de décharge à travers une inductance, améliorant la conversion des vibrations mécaniques en énergie électrique. Les tests ont montré que la méthode SCDI pouvait convertir environ 1 µJ d'énergie par cycle (avec un composant de stockage de 60V), nécessitant des transducteurs à faibles pertes pour un transfert d'énergie efficace.S'appuyant sur la méthode SCDI, la thèse présente la technique SCDIP (Charge et Décharge Synchronisées sur Inductance avec Cycle Positif), utilisant uniquement un cycle QV positif pour améliorer encore l'efficacité. Cette méthode réduit les pertes d'énergie dans le transducteur, améliorant significativement les performances de récupération d'énergie par rapport à la méthode SCDI
The thesis explores small-scale energy harvesting, focusing on electrostatic energy harvesting circuits. It aims to convert ambient energy into electricity to sustainably power electronic devices and sensors, especially in remote or inaccessible locations.This technology could replace traditional batteries, which suffer from leaks, limited capacity, and sensitivity to temperature fluctuations. It extends the lifespan of devices and reduces the need for frequent recharges, which is crucial for the Internet of Things (IoT). Energy harvesting technologies support the autonomy and flexibility of IoT deployments, reducing maintenance costs and enabling real-time monitoring and predictive maintenance.The thesis analyzes the state of the art in electrostatic energy harvesting circuits, focusing on their efficiency and practical implementation through QV (charge-voltage) diagrams. Rectangular QV cycle circuits, although simple, are less efficient, while triangular QV cycle circuits offer better performance but are more complex to implement.An innovative approach combines the advantages of both types of circuits, proposing a semi-passive technique where the transducer's charge and discharge are synchronized with structural movement, using controllable switches to maintain triangular cycles. This balance between simplicity and efficiency is a key contribution of this research.The thesis also explores various types of transducers for electrostatic energy harvesting. MEMS transducers offer high precision and miniaturization but they face efficiency issues at high frequencies. Polymer-based capacitors achieve high capacitance but they have lot of energy loss on the transducer itself. Flapping capacitors efficiently convert vibrational energy but require precise mechanical design. Adjustable Metal Capacitors, used in resonant circuits, are simple to implement and they have moderate energy loss (on the transducer itself), making them a reliable option for the developed circuits. Thus, the Adjustable Metal Capacitor is chosen to validate the developed circuits.A particular aspect of the thesis is the exploration of the photocapacitive element, using light-sensitive materials to convert light energy into electricity. Initially designed as a variable capacitor, experiments showed that this element functions primarily as a current generator when exposed to light. Tests with the Bennet doubler circuit revealed that the transducer generates current without an applied bias voltage, suggesting a different operating mode that could be further explored.The research introduces the SCDI method (Synchronized Charge and Discharge on Inductance), balancing simplicity and efficiency in energy conversion. This method synchronizes charge and discharge cycles through an inductance, improving the conversion of mechanical vibrations into electrical energy. Tests showed that the SCDI method could convert about 1 µJ of energy per cycle (with a 60V storage component), requiring low-loss transducers for efficient energy transfer.Building on the SCDI method, the thesis presents the SCDIP technique (Synchronized Charge and Discharge on Inductance with Positive Cycle), using only a positive QV cycle to further improve efficiency. This method reduces energy losses in the transducer, significantly enhancing energy harvesting performance compared to the SCDI method

Cette these presente une contribution a la caracterisation de processus technologiques. Notre travail a ete essentiellement axe sur la determination de capacites de composants elementaires en technologie cmos. Deux methodes d'evaluation ont ete mises au point, l'une statique et l'autre dynamique. La premiere est basee sur l'utilisation d'un element de reference pour determiner la capacite inconnue. Simple a mettre en uvre, cette methode a permis la caracterisation de composants de dimensions minimales. Des capacites dans la gamme du ff ont ete mesurees. Ces resultats ont permis d'etablir une carte modele capacitive pour des jonctions pn et de determiner les dimensions effectives de transistors. La deuxieme methode developpee permet de faire une evaluation en absolue de capacites constantes avec une bonne precision. Son principe est base sur l'etude de la reponse en courant d'une capacite a une rampe de tension. Elle est particulierement adaptee a la caracterisation des interconnexions

L'objectif de cette these est le developpement d'une maquette logicielle d'analyse de testabilite de cartes et mcm (multichip module) fortement numeriques chez dassault electronique. Une etude bibliographique sur le domaine de la testabilite presente les differentes methodes d'evaluation et d'analyse de testabilite ainsi que les ressources materielles exploitables pour rendre plus facilement testables les cartes et mcm. Ensuite, le contexte industriel du test chez dassault electronique met en evidence le besoin justifiant ce travail de recherche et developpement. Les contraintes specifiques des cartes et mcm industriels vis a vis de leurs tests sont introduites a ce niveau. La methodologie proposee pour realiser une analyse de testabilite automatique est detaillee. Elle utilise une modelisation de cartes/mcm composee d'informations qualitatives. Ceci permet notamment de s'affranchir des difficultes inherentes a la modelisation des composants complexes (microprocesseur, fpga,. . . ). Des algorithmes et des regles de testabilite sont appliques sur cette modelisation. Ces regles de testabilite formalisent et capitalisent l'experience et le savoir-faire de l'expert de testabilite. Le principe general de fonctionnement de l'outil est l'interactivite avec l'expert qui valide/propose des hypotheses de testabilite pendant l'analyse. Le prototype a ete experimente sur une carte industrielle. Les resultats d'analyse fournis par l'outil convergent avec ceux de l'expert. Les performances en temps cpu s'averent satisfaisantes et encourageantes pour realiser une analyse de testabilite de cartes et mcm complexes (50 a 100 composants de 200 broches par exemple). Des developpements futurs, concernant de nouvelles regles de testabilite ainsi que des elements supplementaires de testabilite, permettront d'obtenir un outil d'aide efficace pour l'expert de testabilite durant son travail.

Ce travail est consacre aux problemes souleves par la caracterisation de l'activite electronique de l'interface si/sio#2 definie par la distribution des etats d'interface et par la vitesse de generation interfaciale mesurees sur les capacites, ou sur des transistors mos (utilises comme des diodes controlees par grille) qui constituent les composants principaux des puces test destinees a controler les differentes etapes de realisation d'un circuit integre. Cette caracterisation a ete effectuee sur des plaquettes de circuit integres pour lesquels, les courants de fuite en general et la generation interfaciale en particulier, doivent etre imperativement minimises

Equivalents analogiques des FPGA, les EPAA sont susceptibles d'une part de simplifier le développement des ressources analogiques, et donc d'en réduire le temps de conception, et d'autre part de proposer une solution d'intégration économiquement avantageuse par rapport à la technologie ASIC. Le but de cette thèse est de développer un FPAA réalisant des opérations non-linéaires de calcul, afin de linéariser des signaux issus de capteurs. Le travail s'est focalisé sur une cellule réalisée à partir de 2 circuits multiplieurs et dont deux versions ont été réalisées et testées pendant cette étude. La première a fait apparaitre des problèmes d'offset ; une étude de l'appairage des composants a alors permis de réaliser des compensations d'offset ; la seconde version de la cellule a ainsi montré de nettes améliorations des performances. Cependant, l'intégration des ressources de calibrage des offsets est impérative, et une étude en ce sens permettra de conclure quant à l'industrialisation d'un tel circuit
Analog counterpart of an FPGA, an FPAA can firstly simplify the development flow of analog resources, in order to reduce the time-to-market of electronic applications, and can secondly be a cost effective integration solution compared to the expensive ASIC technology. The goal of this study is to develop an FPAA realizing non-linear calculus operations for the applications of sensors interface. Two versions of an analog cell using two analog multipliers were developed and tested during this thesis. The first one permitted to highlight the requirement to control internal offsets; a study of the matching in the structure was then leaded and an offset cancellation scheme was designed; finally, improvements of the performances were achieved with the second version of the cell. Nevertheless, an automatic offset cancellation must be integrated within the FP AA, and such a study could conclude about the possible industrialization of this integrated circuit

La miniaturisation des transistors requiert des substrats SOI présentant des films de silicium de plus en plus minces. Ce travail présente une étude approfondie des effets de cette réduction d'épaisseur sur les résultats de mesure pseudo-MOSFET, technique reconnue pour la caractérisation électrique du SOI. Après avoir présenté l'évolution des technologies SOI et les spécificités des dispositifs, nous donnons les principes de base des techniques de caractérisation physique et électrique utilisées pour ces travaux. En utilisant différentes méthodes de passivation d'interfaces (croissance d'oxyde thermique, recuit basse température, traitement chimique de surface), nous avons identifié les mécanismes physiques responsables de la dégradation apparente des paramètres électriques avec la réduction d'épaisseur du film. Une comparaison des résultats de mesures transistors et pseudo-MOSFET est effectuée. L'ensemble des résultats expérimentaux permet d'aboutir à un modèle pseudo-MOSFET révisé de mobilité et de densité d'états d'interface. Enfin, nous avons affiné la compréhension physique du rôle des interfaces du SOI sur la conduction pseudo-MOSFET et évalué la validité du modèle pour différentes qualités d'interface et des substrats SOI extra fins
With the transistor downscaling, SOI substrate's silicon film becomes thinner and thinner. This work deals with thickness reduction effect on results obtained from pseudo-MOSFET measurements. Pseudo-MOSFET is a known electrical characterization method dedicated to SOI substrate. After presenting SOI process evolution and SOI transistors particularities, we explain physical and electrical characterization techniques used in this work. By using different interface passivation methods (thermal oxide growth, low temperature anneal, surface chemical treatment), we have identified physical mechanisms responsible for apparent electrical parameter degradation with silicon film thickness reduction. We have compared transistors and pseudo-MOSFET results. A revised pseudo-MOSFET mobility and interface state model has been developed from experimental data. Finally, we have improved physical understanding of SOI interfaces impact on pseudo-MOSFET conduction and we have evaluated model validity for different interface qualities and extra thin films

Ce travail concerne l’étude d’interfaces oxyde/oxyde à fort désaccord paramétrique. Des couches minces de zircone hétéroépitaxiées sur des substrats monocristallins (1120)sa d’alumine, sont élaborées par la méthode sol-gel. Lors de la croissance cristalline le substrat se découvre conduisant à un phénomène de mise en îlots. Les îlots plats h00 mettent en jeu une interface de type {100}Q//{110} tandis que les îlots bombés hhh présentent une interface {111}Q // {110}. Les îlots h00 sont plus stables que les îlots hhh. Nous montrons que la croissance cristalline est principalement gouvernée par l’orientation normale des îlots, l’orientation dans le plan n’intervenant que secondairement. Les études par microscopie électronique en haute résolution des interfaces cristallines ont permis d’élaborer des modèles cristallochimiques d’interfaces qui expliquent la raison pour laquelle l’orientation dans le plan est versatile. Ces modèles montrent que dans la cas d’interfaces hétérophases à fort misfit, le caractère ionocovalent des liaisons joue un rôle clé dans l’établissement de la relation d’hétéroépitaxie. En particulier, la souplesse du sous réseau d’anions accommode les désaccords structuraux entre les deux phases. Nos observations montrent que ces relations d’hétéroépitaxie gouvernent dans tous les cas les mécanismes de la transformation martensitique de la zircone et parfois la nature structurale de la zircone (monoclinique, quadratique ou orthorhombique)
This study deals with oxide-oxide interfaces having a large misfit. Heteroepitaxial thin layers of zirconia orientated on (1120)sa monocrystalline sapphire substrate were grown by the sol- gel process. During crystal growth, the de-wetting of the substrate leads to the formation of isolated crystal islands. Flat h00 islands display a {100}Q //{110}interface with the substrate while hhh dome-shaped islands show a {111}Q // {110} interface. H00 islands are more stable than hhh. We show that the crystal growth is mainly controlled by the normal orientation existing between thin film and substrate. In plane orientation plays a role, but only at lesser degree. High resolution electron microscopy investigation of the interfaces allows establishing crystallographic models that explain the versatile character of the in-plane orientation. These models show that considering large misfit heterophase interfaces, the iono- covalent character of the bounding plays a key role on the establishment of heteroepitaxial relationship. In particular, the flexibility of the anionic sub lattice accommodates structural mismatches between the two phases. This study reveals that the epitaxial relationship govern the martensitic like transformation arising in zirconia and could eventually control the structural type of zirconia (tetragonal, monoclinic or orthorhombic)

Dans la realisation de circuits integres a application specifique, l'interfacage avec le milieu exterieur est realise par des convertisseurs qui determinent en grande partie les caracteristiques de surface, vitesse et precision, donc le cout de l'application consideree. Dans ce memoire, nous presentons l'etude et la realisation de convertisseurs adaptes a la technologie cmos. Plusieurs structures ont ete realisees et comparees: convertisseurs tension-courant (cti) utilisant les caracteristiques quadratiques des transistors mos, oscillateur controle en tension (vco) lineaire et stable en temperature, derive d'une structure bipolaire, application aux structures a retard programmable: convertisseur temps-numerique autocalibre

Cette thèse concerne la récupération d'énergie vibratoire dans le but de proposer une alternative aux batteries conventionnelles pour l’alimentation de systèmes autonomes sans fil. Ceci permettrait d’améliorer leur compacité (moins d’énergie stockée), leur tenue dans des environnements sévères (forte température) et de réduire leur besoin d'entretien. Cette étude se concentre plus particulièrement sur les générateurs oscillants bistables, intéressants pour leur grande plage de fréquences utile comparée à celle offerte par les générateurs linéaires (limitée à la zone de résonance). Cette thèse se divise en quatre grandes parties. La première présente la construction du modèle mathématique permettant de prédire les différents comportements du générateur bistable (ces derniers pouvant coexister sur certaines plages de fréquences) incluant l'étude de la stabilité aux petites perturbations. Ce modèle met en évidence des comportements du générateur encore peu exploités pour la récupération d'énergie : les comportements sous-harmoniques dont la plage de fréquences permet d'agrandir la bande passante globale du générateur. Afin d’améliorer la précision du modèle, celui-ci est ensuite complété dans la deuxième partie par un critère semi-analytique : le critère de robustesse de stabilité qui caractérise la sensibilité du générateur aux perturbations extérieures (plus un comportement est robuste plus il sera facile à maintenir dans le temps). Le modèle ainsi obtenu ainsi que le système expérimentale montrent une grande plage de fréquences sur laquelle coexistent des comportements intéressants pour la récupération d’énergie (les orbites hautes) et des comportements non désirables (les orbites basses). La troisième partie de cette thèse présente donc différentes stratégies permettant de sauter des orbites basses vers les orbites hautes en jouant directement sur les paramètres du générateur. Enfin, la quatrième et dernière partie s’attarde sur l’influence du circuit d'interface AC-DC entre le générateur bistable et la charge en vue de son intégration future
This thesis concerns vibratory energy harvesting in order to propose an alternative to conventional batteries for the power supply of autonomous wireless systems. This would improve their compactness (less stored energy), their resistance to harsh environments (high temperature) and reduce their need for maintenance. This study focuses in particular on bistable oscillating generators, which are interesting for their large useful frequency range compared to that offered by linear generators (limited to the resonance zone). This thesis is divided into four main parts. The first presents the construction of the mathematical model to predict the different behaviors of the bistable generator (these behaviors can coexist over certain frequency ranges) including the study of stability to small disturbances. This model highlights original behaviors for energy recovery: subharmonic behaviors whose frequency range allows increasing the overall generator bandwidth. In order to improve the accuracy of the model, a semi-analytical criterion is then added: the stability robustness criterion which characterizes the sensitivity of the different behaviors to external disturbances (the more robust a behavior, the easier to maintain over time). The model obtained and the experimental prototype show a wide frequency range on which the interesting behaviors (high orbits) and the undesirable behaviors (low orbits) coexist. The third part of this thesis therefore presents different strategies for jumping from low to high orbits by playing directly on the generator parameters. Finally, the fourth and last part focuses on the influence of the AC-DC interface circuit between the bistable generator and the load for future integration