Studio e progettazione di un amplificatore CMOS a basso rumore per sistemi ecografici con PMUT (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers)

Gli ecografi utilizzano onde acustiche ad alta frequenza per produrre immagini dinamiche di organi, tessuti e fluidi all'interno del corpo umano. I sistemi elettronici utilizzati negli ecografi di ultima generazione sfruttano trasduttori MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) per la generazione e la ricezione di onde acustiche. Questo lavoro di Tesi ਠil risultato di un tirocinio svolto presso la divisione MMD (MEMS Microactuator Division) di ST Microelectronics. La Tesi descrive il progetto di un front-end analogico per sensori PMUT (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers) per applicazioni ecografiche. L'attività  svolta ਠstata orientata allo sviluppo di una soluzione robusta e performante di un amplificatore a basso rumore, da usare come blocco basilare all'interno di un sistema ad alta integrazione per ecografi portatili. La Tesi inizia presentando il modello fisico ed elettrico del sensore; partendo da questo, viene proposta un'analisi comparativa tra diversi sistemi di lettura del segnale in uscita dal trasduttore, considerando diverse configurazioni di utilizzo del trasduttore stesso. L'analisi ਠfinalizzata alla definizione della topologia che si adatti al meglio alle caratteristiche del trasduttore e alle richieste del sistema. L'implementazione a transistor dell'amplificatore, in tecnologia HCMOS9A, descritta nella Tesi, mira ad aumentare ulteriormente le prestazioni grazie ad un approccio di progettazione ottimizzato e all'introduzione di elementi circuitali innovativi. I risultati e le considerazioni tecniche della soluzione implementata sono presentati e confrontati con lo stato dell'arte, prendendo in considerazione trasduttori per applicazioni ecografiche ad alta integrazione.