Riduzione del consumo di corrente di stadi analogici e digitali per real-time clock basati su risonatore MEMS

Real-Time Clocks based on MEMS resonators are taking an increasingly relevant position in the field of time measurement instrumentation due to the many advantages that MEMS technology offers towards typical quartz resonator-based architectures. These systems, however, in order to guarantee the same stability performances of the time reference over the typical temperature range for consumer applications [-40°, 85°], require the implementation of a certain compensation technique. Other key parameters to be considered in the Clock design are the limited impact on consumption that this device must have in the systems in which it is mounted and the accuracy of the signal period generated at the output of the entire system. The aim of this Thesis work is to investigate and discuss alternative solutions to those already present in literature and in some commercial realizations, for some of the main building blocks of the entire RTC system: the major interest of the whole discussion is to achieve the typical stability and accuracy requirements of the measurement, set by the market, by reducing the overall dissipation of the whole system electronics.

I Real-Time Clock basati su risonatori MEMS stanno assumendo una posizione sempre più rilevante nel campo della strumentazione per la misura del tempo in virtù dei numerosi vantaggi che la tecnologia MEMS offre nei confronti delle tipiche architetture basate su risonatori al quarzo. Tali sistemi, tuttavia, per garantire le stesse prestazioni di stabilità del riferimento temporale sul tipico intervallo di temperatura per applicazioni consumer [-40°, 85°], richiedono l'implementazione di una determinata tecnica di compensazione. Altri parametri chiave da considerare nel design di un Clock sono il limitato impatto sui consumi che tale dispositivo deve avere nei sistemi in cui viene montato e l'accuratezza del periodo del segnale generato all'uscita dell'intero sistema. Obiettivo di questo lavoro di Tesi è quello di investigare e discutere soluzioni alternative a quelle già presenti in letteratura e in alcune realizzazioni commerciali, per alcuni dei principali blocchi costituenti dell'intero sistema del RTC: l'interesse cardine dell'intera trattazione è quello di conseguire i tipici requisiti di stabilità e precisione della misura fissati dal mercato, riducendo ulteriormente la dissipazione complessiva dell'intera elettronica del sistema.