ITVI20110216A1 - Sistema elettronico comprendente una struttura di sensore ed un'interfaccia analogica collegata ad essa con un intervallo di esercizio indipendente dal sensore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto per Invenzione Industriale avente titolo “Sistema elettronico comprendente una struttura di sensore ed un’interfaccia analogica collegata ad essa con un intervallo di esercizio indipendente dal sensoreâ€

In generale, la presente invenzione riguarda sistemi elettronici intelligenti comprendenti una struttura di sensore, quale un sensore di temperatura, combinata a un apposito circuito integrato collegato alla struttura di sensore e configurato per controllare l' alimentazione di energia, l’elaborazione dati e simili dell’intero sistema elettronico. In campo elettronico sono stati computi enormi progressi grazie al fatto che tecniche di produzione sofisticate nel settore dei semiconduttori consentono la fabbricazione di elementi circuitali, quali transistori, aventi dimensioni critiche estremamente ridotte, consentendo in tal modo altresì una densità di impaccamento estremamente elevata in dispositivi a semiconduttore sofisticati. Grazie ai progressi compiuti nelle tecnologie dei semiconduttori le funzioni dei circuiti possono essere implementate in un unico materiale di supporto, quale un substrato di silicio, così che interi sistemi circuitali possono essere fabbricati su un unico die semiconduttore. Progressi analoghi sono stati compiuti nel campo delle strutture di sensore a semiconduttore, dal momento che molte delle tecniche di produzione impiegate e messe a punto nel settore dei semiconduttori possono anche essere vantaggiosamente applicate alla fabbricazione di sensori a semiconduttore. Inoltre, in un ulteriore tentativo di ridurre il volume complessivo di sistemi elettronici complessi, differenti substrati di supporto possono essere combinati in un unico package, aumentando in tal modo la densità di volume complessiva di un sistema elettronico rispetto al volume dello specifico package o substrato di un dispositivo. Dal momento che porzioni circuitali e strutture di sensori molto complesse possono essere fabbricate basandosi su tecniche di produzione in volume, il costo totale per ogni singolo dispositivo si à ̈ significativamente ridotto in passato, consentendo pertanto l’applicazione di sistemi elettronici complessi in un’ampia varietà di settori tecnici e circostanze. I bassi costi di produzione possono persino consentire la fabbricazione di sistemi elettronici usa e getta, che possono avere una durata d’uso molto limitata ma che producono al contempo dati e informazioni preziose in merito a una pluralità di applicazioni, senza tuttavia contribuire significativamente al costo di proprietà complessivo di applicazioni specifiche.

Generalmente, un sistema intelligente corrispondente può comprendere uno o più sensori, che possono generare un segnale di uscita la cui variazione dipende da parametri da monitorare, quali temperatura, pressione, campo magnetico, umidità e simili, in cui un’apposita circuiteria elettronica riceve il segnale del sensore e fornisce le risorse necessarie almeno per la pre-elaborazione del segnale del sensore in modo da ottenere informazioni o dati che vengono memorizzati nel sistema intelligente o che vengono spesso comunicati a un dispositivo esterno per un ulteriore uso o elaborazione.

La Figura 1A illustra schematicamente in una vista dall’alto il sistema elettronico intelligente 100, che comprende uno o più sensori 110 operativamente collegati a un apposito circuito integrato 130 attraverso qualsiasi collegamento appropriato 102. Il circuito integrato 130 viene tipicamente indicato come un ASIC (circuito integrato specifico per applicazione) e fornisce funzionalità di interfaccia per il collegamento all’uno o più sensori 110 e presenta altresì implementate al suo interno le funzioni necessarie all’intero sistema elettronico 100 per generare i dati e le informazioni desiderate. Tipicamente, il circuito integrato 130 comprende un’unità di gestione dell’energia 170 che fornisce l’energia necessaria al funzionamento del sistema 100. A tal fine, la porzione circuitale 170 può comprendere qualsiasi trasduttore, elemento di accumulo di energia, e simili appropriato per convertire energia applicata dall’esterno, quale energia meccanica, termica, radioattiva e simili, in energia elettrica, mentre in altri casi per alimentare il sistema elettronico 100, in aggiunta o in alternativa a convertitori di energia, possono essere previsti appropriati elementi di accumulo di energia, quali batterie e simili. Inoltre, una porzione circuitale 150 viene implementata in modo tale da fungere da interfaccia analogica, altresì indicata come front end analogico (AFE), in cui viene effettuata un’appropriata elaborazione del segnale analogico o vengono ricevuti segnali dal sensore 110 attraverso il collegamento 102. Inoltre, il circuito elettronico 130 comprende un’unità di controllo 140, tipicamente implementata da logica digitale possibilmente in combinazione con un’area di memoria, convertitori analogico/digitale e digitale/analogico e simili, come necessario per attuare il funzionamento complessivo del sistema elettronico 100. Inoltre, l’unità di controllo 140 à ̈ tipicamente configurata per controllare il funzionamento delle diverse porzioni circuitali del circuito elettronico 130. Inoltre, spesso viene previsto un canale di comunicazione per esempio sottoforma di trasmettitore/ricevitore di radiofrequenze (RF) 160, che à ̈ collegato a un’antenna 180 attraverso qualsiasi collegamento appropriato 103, stabilendo in tal modo un canale di comunicazione senza fili. Pertanto, il sistema elettronico 100 può comunicare con qualsiasi dispositivo esterno per mezzo del canale di comunicazione senza fili, offrendo in tal modo una flessibilità superiore per l’uso del sistema elettronico 100 in svariate applicazioni. Si deve notare, tuttavia che, qualora lo si ritenga appropriato, un canale di comunicazione a un dispositivo periferico può essere implementato in aggiunta o in alternativa al percorso di comunicazione senza fili sulla base di un canale di comunicazione cablato. In altri casi il sistema elettronico 100 può essere previsto senza alcuna risorsa di comunicazione per comunicare con dispositivi periferici, quando, per esempio, il sistema 100 stesso à ̈ appropriatamente configurato per rispondere a qualsiasi segnale di sensore ottenuto dal sensore 110 usando porzioni circuitali appropriate (non mostrate), che possono comprendere attuatori elettromeccanici, elettronica di potenza e simili.

In molte applicazioni il sistema elettronico 100 configura condizioni molto limitate, per esempio in qualità di dispositivo usa e getta in applicazioni sanitarie, in applicazioni in cui substrati organici compatti vengono usati in combinazione con un sistema elettronico, laddove spesso il sistema elettronico, come il sistema 100, deve essere fatto funzionare sulla base di un regime di consumo di potenza ridotto al fine di aumentare la flessibilità complessiva, ridurre il costo di proprietà e garantire una lunga vita utile desiderata, per esempio quando utilizzato come sistema indipendente per specifiche applicazioni di monitoraggio, quali il monitoraggio di condizioni ambientali e simili. Per questo motivo, il circuito elettronico 130 à ̈ tipicamente configurato per garantire un basso consumo di potenza, garantendo al contempo un livello desiderato di isolamento acustico, precisione nell’elaborazione di segnali e dati, e simili. A tal fine à ̈ disponibile una pluralità di tecnologie di produzione di semiconduttori altamente sofisticate. Analogamente, gli uno o più sensori 110 possono anch’essi contribuire significativamente al consumo di potenza complessivo del sistema 100, necessitando pertanto di apposite strutture di sensore per ottenere la sensibilità desiderata senza aumentare inutilmente il consumo di potenza complessivo del sistema elettronico 100. Dal momento che strutture di sensore resistive possono essere facilmente implementate in un materiale di supporto a semiconduttore, uno dei tipi di sensori usati più frequentemente come struttura di sensore in dispositivi a semiconduttore integrato, come il sistema elettronico 100, à ̈ un ponte di Wheatstone. Le Figure da 1B a 1E illustrano schematicamente diagrammi circuitali di diverse architetture di ponte di Wheatstone e le risultanti tensioni di uscita per una data tensione di alimentazione VBdel ponte resistivo.

La Figura 1B illustra schematicamente il caso in cui tre dei quattro resistori del ponte sono resistori non variabili, mentre un quarto resistore à ̈ considerato un resistore variabile, il cui valore di resistenza à ̈ influenzato da un certo parametro, quale temperatura, distorsione di lunghezza, e simili.

La Figura 1C illustra schematicamente l’architettura di ponte in cui due resistori di rami di ponte contraffacciati sono considerati resistori variabili, mentre i resistori rimanenti hanno un valore di resistenza sostanzialmente costante. Come mostrato, in questo caso la tensione di uscita risultante à ̈ il doppio della tensione di uscita dell’ architettura avente un unico resistore variabile.

La Figura 1D illustra schematicamente l’architettura in cui due resistori sono anch’essi resistori variabili che sono disposti all’interno dello stesso ramo di ponte e che presentano un segno opposto della variazione del valore di resistenza quando esposti allo stesso parametro di influenza. Anche in questo caso la tensione di uscita à ̈ superiore rispetto al caso in cui à ̈ previsto soltanto un resistore variabile.

La Figura 1E illustra schematicamente l’architettura in cui i valori di resistenza dei quattro resistori del ponte variano in modo tale per cui i valori di resistenza dei due resistori contraffacciati variano in direzione opposta, ottenendo in tal modo una tensione di uscita che à ̈ sostanzialmente soltanto il quadruplo della tensione di uscita ottenuta dal ponte avente soltanto un resistore variabile.

In generale, nella presente domanda il termine "resistore variabile" designa, rispetto a un resistore non variabile, un resistore avente un valore di resistenza che varia secondo l’influenza di alcuni parametri ambientali, quali temperatura e simili, di almeno il doppio rispetto al resistore non variabile. Per esempio, in una struttura resistiva in cui la variazione del valore di resistenza di uno dei resistori deve essere indotta generando una distorsione di lunghezza, per esempio posizionando il resistore su una membrana flessibile, tale resistore à ̈ considerato un resistore variabile rispetto a un altro resistore, che à ̈ formato su una porzione più rigida del materiale di substrato così che, per qualsiasi influenza meccanica sulla sua membrana flessibile, la distorsione risultante e pertanto la variazione di resistenza del resistore "variabile" à ̈ almeno il doppio della variazione del resistore non variabile. Criteri analoghi valgono anche per altri parametri di influenza, quali temperatura e simili.

La Figura 1F illustra schematicamente un circuito a ponte comprendente i resistori R1 , R2, R3 e R4, che risiede in una tensione di uscita quale indicata nelle equazioni ( 1)

R1R4 R2R3 R1 R3

Vo= R2 R4

(R1+R2)(R3+R4) Vo=-

1+ —

R2

Di conseguenza, nell’insieme, per esempio per una tensione di uscita V0=0, deve essere soddisfatta la condizione descritta dall’equazione (2).

R1 R3

V0=0 IF

R2 R4

Se, per esempio, una tensione di uscita sostanzialmente indipendente dalla temperatura deve essere ottenuta dal ponte della figura 1 F, una variazione del valore di resistenza di qualsiasi dei resistori del ponte viene determinata da un certo parametro di interesse, mentre la variazione indotta dalla temperatura à ̈ identica per ciascuno dei resistori del ponte R 1 , ... , R4. Per esempio, in un’approssimazione lineare la dipendenza dalla temperatura dei valori di resistenza può essere descritta dall’equazione (3)

R = f(T)<→>R(T)=Ro[l1 (a /1e6)(T-To)]

a=Coefficiente di resistenza alla temperatura (TCR, ppm/K), così che il medesimo coefficiente di temperatura deve essere implementato in ciascun resistore del ponte per ottenere un segnale di sensore indipendente dalla temperatura rispetto al parametro di interesse variabile, che può essere provocato, per esempio, da una deformazione di uno o più dei resistori R1 ,... , R4. Quando si usa il ponte come sensore di temperatura, invece, deve essere implementata una sensibilità di temperatura differente per almeno uno dei resistori al fine di ottenere un segnale di sensore dipendente dalla temperatura, poiché in tal caso la dipendenza dalla temperatura quale descritta nell’equazione 3 determina un segnale di uscita appropriato, purché la variazione di almeno uno dei resistori differisca sufficientemente da uno o più degli altri resistori. Per esempio, spesso due resistori del ponte sono implementati in modo tale da avere un coefficiente di temperatura negativo rispetto ai due resistori rimanenti, ottenendo in tal modo una differenza massima nel valore di resistenza e pertanto nella tensione di uscita per una data variazione di temperatura.

Tipicamente, una determinata risoluzione su un intervallo di esercizio desiderato del sensore à ̈ desiderabile al fine di ottenere una misurazione precisa all’interno dell’intervallo di esercizio specificato. Tuttavia, come osservabile dalle equazioni summenzionate, la risoluzione, ossia la variazione della tensione del ponte rispetto a una determinata variazione del parametro di interesse, dipende dal rapporto tra la variazione della resistenza e la resistenza totale così che la tensione di uscita viene ridotta per una resistenza totale elevata del ponte per un dato delta del valore di resistenza, come determinato da una variazione del parametro di interesse. Dal momento che la variazione del valore di resistenza può essere moderatamente contenuta per una data variazione di un parametro da monitorare, à ̈ auspicabile un valore di resistenza totale relativamente basso del sensore a ponte. D’ altro canto, ai fini di un basso consumo di potenza, la corrente attraverso il ponte deve essere comunque ridotta per una data tensione del ponte, necessitando pertanto di valori di resistenza moderatamente elevati dei resistori del ponte. Di conseguenza, in applicazioni a basso consumo di potenza, à ̈ necessario raggiungere un compromesso tra la risoluzione e pertanto un livello di rumorosità intrinseca basso e l’energia consumata dalla struttura di sensore. Pertanto, spesso strutture di sensore a basso consumo di potenza non sono sufficientemente sensibili per determinate applicazioni, per esempio per una temperatura rientrante in intervallo di temperature molto limitato, per esempio tra 30 e 45°C per tipici coefficienti di temperatura associati a convenzionali materiali a semiconduttore quali quelli usati per la fabbricazione di sensori a ponte a semiconduttore. Anche in altri casi valori di resistenza moderatamente elevati possono generalmente restringere l’applicabilità di tali strutture di sensore a basso consumo di potenza in numerose applicazioni di monitoraggio.

Per tali motivi si à ̈ proposto di implementare un’ulteriore catena amplificatrice nella porzione circuitale 150 (si veda la Figura 1A) che può conseguentemente aumentare la tensione di uscita risultante. L’implementazione di una catena amplificatrice aggiuntiva può però comportare un ulteriore rumore di sfarfallamento, finendo così per ridurre l’intera risoluzione del sensore. Inoltre, qualsiasi sfasamento dei valori di resistenza dei resistori del ponte può comportare uno sbilanciamento, che a sua volta può saturare la catena amplificatrice del circuito o può perlomeno aumentare il rapporto di reiezione della tensione di alimentazione (PSRR) dell’ amplificatore.

La Figura 1G illustra schematicamente un diagramma circuitale di una tipica architettura a ponte, in cui il ponte 110 à ̈ collegato a un amplificatore 151 all’interno della porzione circuitale 150, fornendo in tal modo un segnale di uscita amplificato, in cui il guadagno del amplificatore 151 può essere regolato in base a un resistore di guadagno 152, mentre una correzione dello sbilanciamento può essere ottenuta sulla base di una sorgente di tensione regolabile 153. La Figura 1H illustra schematicamente una tipica configurazione del sistema elettronico 100 comprendente il sensore 1 10 e il suo collegamento 102 per connettere la porzione circuitale 150, che a sua volta comprende l' amplificatore 151 , come illustrato precedentemente con riferimento alla figura 1G. Inoltre, il segnale di uscita della porzione circuitale 150, ossia il segnale di uscita dell’ amplificatore 151 , può essere trasmesso alla porzione circuitale 140 del circuito 130, in cui la porzione circuitale 140 à ̈ rappresentata sotto forma di microprocessore. Nel processo 140 viene eseguita un’elaborazione dati appropriata, come precedentemente illustrato, e i risultati dell’elaborazione possono essere comunicati da un canale di comunicazione, come altresì illustrato precedentemente con riferimento alla figura 1A, mentre nell’esempio mostrato informazioni o dati possono essere visualizzati su un’unità di visualizzazione 135 che dipende dalla configurazione complessiva e dall’applicazione del sistema elettronico 100. Tuttavia, come discusso in quanto sopra, l’amplificatore 151 può rappresentare di per se stesso un’ulteriore fonte di rumore e può anche necessitare di uno specifico adattamento della porzione circuitale 150, ossia del front end analogico della porzione circuitale 130, alla specifica struttura di sensore 110. In altre parole, la tensione di uscita dell’amplificatore 151 dipende dal guadagno dell’amplificatore 151 e dalla resistenza del ponte, e dipende altresì dalla tensione di sbilanciamento regolabile fornita dalla sorgente di tensione 153. Pertanto, in fase di progettazione di sistemi elettronici per applicazioni diverse, che possono richiedere diversi tipi di strutture di sensore 110, à ̈ necessaria una riprogettazione della porzione circuitale 130 per tenere conto della specifica configurazione della struttura di sensore da usare per una specifica applicazione.

Pertanto sono stati messi a punto ponti attivi, nei quali viene fornito un segnale pre-elaborato in modo tale da evitare l’adattamento dell’interfaccia del front end analogico dell’ASIC. In altre parole, il condizionamento del segnale viene implementato nella struttura a ponte al fine di fornire un segnale di uscita standardizzato, che viene ricevuto dall’ASIC senza la necessità di modificare la configurazione dell’ASIC al variare della struttura di sensore. Pertanto, à ̈ possibile utilizzare lo stesso ASIC per diversi tipi di strutture di sensore.

La Figura 1I illustra schematicamente una configurazione tipica di un circuito a ponte attivo di base, in cui un ramo del ponte comprende tra il resistore di riferimento e il resistore variabile un transistore a canale p e un transistore a canale n, rispettivamente T3 e T4, collegati in serie, mentre l’altro ramo del ponte comprende un transistore a canale p e un transistore a canale n, rispettivamente T1 , T2, tra il resistore variabile e il resistore di riferimento. Inoltre, una tensione di corrente di sbilanciamento programmabile può essere anch’essa connessa agli ingressi di alimentazione dei transistori a canale p T1 e T3, ossia ai terminali di sorgente di tali transistori. Pertanto, al verificarsi di una variazione dei resistori variabili si ottiene uno spostamento della tensione di uscita, che può essere ulteriormente elaborata come richiesto. Osservata da un altro punto di vista, la circuiteria attiva della struttura a ponte può essere considerata come un primo specchio di corrente formato dai transistori a canale p T1 e T3, in cui il primo specchio di corrente à ̈ collegato in serie a un secondo specchio di corrente formato dai transistori a canale n T2 e T4 così che una variazione corrispondente del valore di resistenza e pertanto della corrente comporti una variazione corrispondente della tensione di uscita in corrispondenza del nodo di uscita della configurazione a ponte.

Sebbene la configurazione di base, quale mostrata nella figura 1I, garantisca una flessibilità superiore nella combinazione di diversi tipi di configurazioni di sensore con la stessa configurazione ASIC, tuttavia, il guadagno complessivo del ponte dipende dai valori di resistenza dei resistori di sensore, necessitando pertanto di un adattamento specifico della circuiteria attiva in funzione della struttura di sensore da usare. Inoltre, i transistori del circuito a ponte attivo devono essere implementati nello stesso materiale di supporto usato per formare la resistenza del ponte. Inoltre, il consumo di corrente complessivo della struttura di sensore attiva può essere moderatamente elevato, a seconda dei valori specifici dei resistori del ponte.

Alla luce della situazione descritta in quanto sopra, scopo della presente invenzione à ̈ fornire un sistema elettronico comprendente una struttura di sensore, in cui possano essere ottenute caratteristiche di funzionamento superiori e un elevato livello di flessibilità nella combinazione di una data configurazione di circuito elettronico con svariate strutture di sensore.

Secondo un aspetto della presente invenzione, viene fornito un sistema elettronico, il sistema elettronico comprende una struttura di sensore che include una pluralità di resistori, di cui almeno uno à ̈ un resistore variabile. Il sistema elettronico comprende inoltre una porzione elettronica che include un’interfaccia analogica collegata alla struttura di sensore, in cui l’interfaccia analogica comprende un amplificatore di corrente alimentato da una sorgente di corrente regolabile. L’amplificatore di corrente à ̈ configurato per ricevere prima e seconda corrente di ingresso dalla struttura di sensore e per fornire un segnale di uscita indicativo di una differenza amplificata tra la prima e la seconda corrente di ingresso. Secondo il concetto inventivo, la struttura di sensore, ossia almeno alcuni della pluralità di resistori, sono usati come convertitori di tensione/corrente al fine di fornire la prima e la seconda corrente di ingresso all’amplificatore di corrente, che a sua volta viene alimentato, dalla tensione di corrente regolabile, in modo tale che l’intervallo di esercizio dell’amplificatore di corrente possa essere regolato sulla base della tensione di corrente regolabile, indipendentemente dalle caratteristiche della struttura di sensore. Pertanto, la stessa interfaccia analogica può essere usata in combinazione con diverse strutture di sensore, dal momento che l’intervallo di funzionamento dell’amplificatore di corrente può essere regolato entro un’ampia finestra di correnti di ingresso, mentre l’amplificatore di corrente assicura al contempo un’alta risoluzione con basso consumo di potenza.

In un’ulteriore forma di realizzazione preferita, il sistema elettronico comprende un’unità di controllo nella porzione circuitale che à ̈ configurata rispetto alla sorgente di tensione in modo tale da mantenere un intervallo di funzionamento valido dell’ amplificatore di corrente. In questo modo la porzione circuitale stessa consente un adattamento a diverse strutture di sensore o condizioni di funzionamento variabili della stessa struttura di sensore per una configurazione fissa della porzione elettronica.

In un’ulteriore forma di realizzazione vantaggiosa, il sistema elettronico comprende il supporto della struttura di sensore e della porzione circuitale. Usando il suo substrato flessibile e grazie alla flessibilità superiore nel combinare la stessa configurazione di porzione circuitale con diverse strutture di sensore, il sistema elettronico intelligente dell’invenzione può coprire un’ampia varietà di applicazioni a basso costo e a basso consumo di potenza, per esempio nel campo delle applicazioni sanitarie, in cui sostanzialmente il dispositivo deve essere fornito in un package resiliente per poter consentire l’incorporazione del sistema elettronico intelligente in prodotti flessibili, quali indumenti, cerotti, e simili in modo da ottenere informazioni preziose sulle condizioni di un soggetto. Si deve notare, tuttavia, che grazie alla resilienza del sistema elettronico, sono disponibili molte altre applicazioni, in cui sono fondamentali un’elevata precisione, un basso consumo di potenza e un basso costo di produzione del sistema elettronico per svariate applicazioni di monitoraggio.

In un’ulteriore forma di realizzazione vantaggiosa, il sistema elettronico comprende inoltre un primo materiale di supporto, nel quale e sopra il quale à ̈ formata la struttura di sensore, e il sistema elettronico comprende ulteriormente un secondo materiale di supporto nel quale e sopra il quale à ̈ formata la porzione elettronica in cui il primo e il secondo materiale di supporto sono separati l’uno dall’altro. Sebbene molte applicazioni del sistema elettronico dell’invenzione possano essere basate sul concetto secondo il quale almeno una porzione dell’interfaccia analogica à ̈ incorporata nello stesso materiale di supporto usato per la fornitura della struttura di sensore, in questa forma di realizzazione si ottiene un ulteriore livello di flessibilità superiore in termini di applicabilità e processo di produzione, poiché la struttura di sensore può essere formata all’interno e sopra qualsiasi materiale di supporto appropriato sulla base di qualsiasi tecnologica di processo desiderata, mentre indipendentemente da ciò la porzione circuitale può essere formata in un materiale di supporto distinto senza la necessità di una riconfigurazione dell’interfaccia analogica quando devono essere fabbricate diverse versioni dei sistemi elettronici usando diversi tipi di strutture di sensore. Per esempio, la struttura di sensore può essere fornita sotto forma di una struttura resistiva passiva che comprende un sistema di interconnessione appropriato in modo tale da consentire l’accessibilità dei vari resistori nella struttura di sensore. I componenti circuitali attivi, ossia l’amplificatore di corrente, invece, possono essere implementati nella porzione circuitale impiegando qualsiasi materiale di basetta e tecnologia di processo appropriati in modo tale che la struttura di sensore e la porzione circuitale siano infine impaccate impiegando qualsiasi package o materiale di substrato appropriato.

In una forma di realizzazione esemplificativa l' amplificatore di corrente à ̈ costituito da transistori del medesimo tipo di conduttività. In questo modo, durante la formazione deH’amplificatore di corrente può essere applicata qualsiasi tecnologia di produzione comprovata desiderata, quale tecnologia MOS, tecnologia bipolare, una combinazione di tecnologia MOS e tecnologia bipolare e simili, in cui il tipo di conduttività dei transistori può essere selezionato in base a criteri quale l’ingombro dedotto nel substrato a semiconduttore, il costo di produzione complessivo, e simili. Per esempio, prevedendo i transistori in forma di transistori a effetto di campo, la scelta di transistori a canale n può determinare un’implementazione notevolmente efficiente in termini di spazio.

In altre forme di realizzazione esemplificative, per implementare l’amplificatore di corrente possono essere usati transistori aventi tipo di conducibilità inversa, per esempio basati sulla tecnologia CMOS, aumentando in tal modo il rendimento complessivo in termini di guadagno e consumo di potenza del amplificatore di corrente.

In un’ulteriore forma di realizzazione esemplificativa, amplificatore di corrente comprende un primo specchio di corrente e un secondo specchio di corrente, che possono avere qualsiasi configurazione appropriata, per esempio comprendendo due transistori, tre transistori o più per ciascuno specchio di corrente in modo tale da adattare specificamente le caratteristiche deH’amplificatore di corrente alla luce dei requisiti complessivi di configurazione e rendimento.

In un’ulteriore forma di realizzazione esemplificativa, il sistema elettronico comprende inoltre lo stadio dell’interruttore ripetitivo collegato tra la struttura di sensore e l’amplificatore di corrente. In questo modo, la compensazione di corrente continua può essere aumentata collegando in maniera alternativa i rami del ponte con un percorso di corrente diverso dell’ amplificatore di corrente. Il sistema elettronico può essere dotato di una struttura di sensore sensibile alla temperatura e/o alla pressione e/o al campo magnetico e/o all’umidità. In alcune forme di realizzazione esemplificative il sistema elettronico comprende la struttura di sensore quale sensore di temperatura con un’elevata sensibilità, mentre in alcune determinate forme di realizzazione, una sensibilità elevata viene ottenuta con un intervallo di temperature di circa 30°-45°C, rendendo pertanto il sistema elettronico dell’invenzione particolarmente utile in applicazioni sanitarie.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione viene fornito un sistema elettronico che comprende una struttura di sensore resistiva formata sopra un materiale di substrato flessibile e che risponde ad almeno un’influenza esterna. Il sistema elettronico comprende inoltre un circuito di interfaccia collegato alla struttura di sensore resistiva e formato sopra il materiale di substrato flessibile. Il circuito di interfaccia comprende un amplificatore di corrente regolabile configurato per ricevere una corrente di ingresso e per emettere un segnale di uscita che indica la risposta della struttura di sensore resistiva all’almeno un’influenza esterna. Pertanto, anche in questo caso la struttura di sensore resistiva fornisce un segnale di corrente di ingresso e agisce pertanto come convertitore di tensione/corrente, in cui il segnale di ingresso à ̈ appropriatamente amplificato dall’amplificatore di corrente in modo tale da generare una tensione di uscita appropriata. Inoltre, grazie al fatto che tali componenti sono previsti sopra il materiale di substrato flessibile e viene ottenuta una flessibilità superiore combinando il circuito di interfaccia con diversi tipi di strutture di sensore resistive, il sistema elettronico dell’invenzione à ̈ in grado di coprire un’ampia varietà di applicazioni, consentendo al contempo di ottenere un rendimento superiore con un basso consumo di potenza rispetto all’elaborazione del segnale del sensore.

Inoltre forme di realizzazione esemplificative della presente invenzione sono definite nelle rivendicazioni allegate e la presente invenzione verrà descritta ora in maggior dettaglio con riferimento ai disegni allegati, in cui:

La Figura 1A illustra schematicamente in una vista dall’alto un sistema elettronico intelligente tradizionale che comprende una struttura di sensore,

Le Figure da 1B a 1E illustrano schematicamente diagrammi circuitali di diverse configurazioni a ponte resistivo,

La Figura 1F illustra schematicamente un diagramma circuitale di una configurazione a ponte di Wheatstone, che può essere usata come sensore di temperatura,

La Figura 1G illustra schematicamente un diagramma circuitale di una catena amplificatrice collegata a una configurazione a ponte passivo secondo strategie convenzionali,

La Figura 1H illustra schematicamente un sistema elettronico intelligente comprendente la catena amplificatrice come mostrata nella figura 1G,

La Figura li illustra schematicamente un diagramma circuitale di una circuiteria a ponte attivo quale usata spesso in configurazioni di circuito tradizionali,

La Figura 2A illustra schematicamente una vista in sezione trasversale di un sistema elettronico della presente invenzione comprendente una struttura di sensore e un circuito di interfaccia formato sulla base di un amplificatore di corrente usando un meccanismo di conversione di tensione in corrente fornito dalla struttura di sensore,

La Figura 2B illustra schematicamente una vista maggiormente dettagliata del sistema elettronico, ossia della struttura di sensore e una porzione elettronica comprendente il circuito di interfaccia,

La Figura 2C illustra schematicamente un diagramma circuitale di un’implementazione effettiva dell’amplificatore di corrente regolabile usato nel circuito di interfaccia secondo forme di realizzazione esemplificative della presente invenzione,

Le Figure 2D e 2E illustrano schematicamente risultati di simulazione ottenuti dall’amplificatore di corrente dell’invenzione sulla base di correnti di uscita alimentate dalla struttura di sensore resistiva (figura 2D) a confronto con un circuito a ponte passivo avente gli stessi valori di resistenza (figura 2E),

Le Figure 2F, 2G e 2H illustrano schematicamente diagrammi circuitali di ulteriori implementazioni dell’amplificatore di corrente regolabile o porzioni di esso e

La Figura 21 illustra schematicamente un diagramma circuitale di un’ulteriore forma di realizzazione, in cui viene implementato uno stadio di coppia per ridurre la rumorosità in misurazioni di corrente continua.

La Figura 2A illustra schematicamente una vista in sezione trasversale di un sistema elettronico 200 comprendente un substrato 201 , che, nella forma di realizzazione mostrata, à ̈ un materiale di substrato flessibile sopra il quale sono formati vari componenti del sistema elettronico 270. Un primo componente 210 à ̈ una struttura di sensore (non mostrata), che à ̈ formata all’interno e al di sopra di un materiale di supporto appropriato 211 sotto forma di una struttura di sensore resistiva, come verrà spiegato in maggior dettaglio in seguito, in cui il materiale di supporto 211 può rappresentare un materiale semiconduttore e simili. Si deve notare, come discusso precedentemente, che à ̈ possibile utilizzare varie tecnologie e materiali di base per implementare una struttura di sensore resistiva, per esempio sotto forma di resistori sensibili alla temperatura, resistori sensibili alla pressione e simili. Inoltre, il sistema elettronico 200 comprende una porzione circuitale 230, che a sua volta comprende un circuito di interfaccia analogica 250 in modo tale da collegare la struttura di sensore resistiva 210 usando qualsiasi sistema di interconnessione appropriato, come illustrato in quanto sopra con riferimento al sistema elettronico 100. Nella forma di realizzazione mostrata il circuito di interfaccia 250 à ̈ formato all’interno e al di sopra di un materiale di supporto 231 , in cui viene implementata anche altra circuiteria della porzione circuitale 230, in cui il materiale di supporto 231 à ̈ separato dal materiale di supporto 211 , entrambi combinati meccanicamente attraverso il materiale di substrato 201. Tuttavia, si deve notare, che in altre forme di realizzazione esemplificative (non mostrate) la struttura di sensore 210 e il circuito di interfaccia 250 o almeno una sua porzione possono essere formati all’interno e sopra lo stesso materiale di supporto. Inoltre, il sistema elettronico 270 può comprendere un ulteriore componente 280, quale un’antenna, una circuiteria di alimentazione, attuatori elettromeccanici e simili, che può essere formato su di un materiale di supporto distinto 281 , quale un materiale semiconduttore e simili. In alcuni casi, l’ulteriore componente 280 può essere anch’esso formato all’interno e sopra il materiale di supporto 231 se compatibile con i requisiti tecnologici complessivi.

In alcune forme di realizzazione esemplificative, in cui il materiale di substrato 201 à ̈ previsto come materiale flessibile, il sistema elettronico 200 à ̈ quindi resiliente a un determinato livello e può pertanto essere incorporato o fissato a materiali e prodotti deformabili, come necessario, per esempio, in una pluralità di applicazioni sanitarie e simili.

La Figura 2B illustra schematicamente in maggior dettaglio la struttura di sensore resistiva 210 secondo una forma di realizzazione esemplificativa, in cui resistori 212A, ... , 212D sono previsti in modo tale da avere rispettivi valori di resistenza R1 , ... , R4. Inoltre, nella forma di realizzazione mostrata sono previsti terminali corrispondenti 213A, ... , 213D per consentire l’accesso ai singoli resistori della struttura 210, mentre anche rispettivi due dei resistori sono collegati solitamente a una linea di tensione di alimentazione corrispondente. Per esempio, i resistori 212B, 212D sono collegati a una linea di tensione di alimentazione, mentre i resistori 212A, 212C sono collegati all’altra linea di tensione di alimentazione. La struttura di sensore 2170 à ̈ collegata al circuito di interfaccia 250 da una qualsiasi appropriata struttura di interconnessione 202, in cui il circuito di interfaccia 250 fa parte della porzione circuitale 230, come precedentemente discusso. Il circuito di interfaccia 250 comprende un amplificatore di corrente 252, che riceve la sua corrente di alimentazione dalla prima sorgente di corrente regolabile 253A e da una seconda sorgente di corrente regolabile 253B. In altre parole, l’amplificatore di corrente regolabile 252 viene alimentato dalle sorgenti di corrente regolabili 253A, 253B. L’amplificatore di corrente 252 à ̈ collegato in modo tale da ricevere in corrispondenza di un primo nodo di ingresso 254A una prima corrente di ingresso alimentata dalla struttura di sensore 210 e da ricevere in corrispondenza di un secondo nodo di uscita 254B una seconda corrente di ingresso alimentata dalla struttura di sensore 210. Nella presente forma di realizzazione, i resistori 212B, 212D collegati alla tensione di alimentazione Vdd fungono da convertitori di tensione/corrente che forniscono la prima e la seconda corrente di ingresso.

Pertanto, alla messa in funzione della porzione circuitale 230 e della struttura di sensore 210, quando la porzione circuitale 230 e pertanto l’amplificatore di corrente 252 e le sorgenti di corrente regolabili 253A, 253B sono collegate a una tensione di alimentazione appropriata e la struttura di sensore 210 à ̈ anch’essa collegata a un’appropriata tensione di alimentazione, che non devono essere necessariamente identiche, la struttura di sensore 210 fornisce le correnti di ingresso ai nodi 254A, 254B, la cui differenza viene amplificata e fornita come un segnale di uscita in corrispondenza di un nodo di uscita 255. L’ampiezza delle correnti di ingresso dipende dalla tensione di alimentazione della struttura 210 e dai valori di resistenza, in cui, tuttavia, indipendentemente dalla configurazione della struttura di sensore 210, l’intervallo di esercizio dell’amplificatore di corrente 252 viene regolato sulla base delle sorgenti di corrente regolabili 253A, 253B consentendo in tal modo un adattamento appropriato dell’intervallo di esercizio dell’amplificatore 252 rispetto a un’ampia varietà di configurazioni diverse di strutture di sensore resistive, ossia per valori di resistenza e pertanto correnti di ingresso diversi. Di conseguenza, la stessa configurazione del circuito 230 e pertanto del circuito di interfaccia analogica 250 può essere usata in combinazione con diverse strutture di sensore 210 o condizioni di funzionamento variabili, quali una tensione di esercizio riregolata della struttura di sensore 210, e simili. A tal fine, in alcune forme di realizzazione esemplificative, la struttura di sensore 210 e la porzione circuitale 230 comprendente il circuito di interfaccia 250 possono essere formate su materiali di supporto distinti, come discusso precedentemente, in modo tale da raggiungere un elevato livello di flessibilità per la fabbricazione del sistema elettronico 200, in cui il costo di produzione complessivo può essere mantenuto molto basso, dal momento che la stessa configurazione del circuito 230 può essere usata in combinazione con diverse configurazioni della struttura di sensore 210, a seconda della specifica applicazione di un corrispondente sistema elettronico combinato 200.

La Figura 2C illustra schematicamente un diagramma di circuito di un’implementazione effettiva dell’amplificatore di corrente 252. Come mostrato, l’amplificatore di corrente 252 comprende un primo specchio di corrente 256A, che nella forma di realizzazione mostrata à ̈ implementato in forma di un semplice specchio di corrente comprendente due transistori 257A, 258A, previsti come transistori a effetto di campo, come mostrato, transistori bipolari e simili, a seconda della tecnologia di processo da usare per implementare l’amplificatore di corrente nel circuito 230. Il primo specchio di corrente 256A viene alimentato dalle sorgenti di corrente regolabili 253A, 253B, vale a dire che, nel caso di transistori a effetto di campo a canale n, la corrente fornita dalle sorgenti 253A, 253B viene alimentata rispettivamente nei rispettivi terminali di scarico dei transistori 257A, 258A. Si deve osservare che in altre forme di realizzazione esemplificative i transistori 257A, 258A sono previsti sotto forma di transistori a canale p o transistori PNP, se viene presa in considerazione una tecnologia di transistore bipolare. Inoltre, l "uscita di alimentazione" del primo specchio di corrente 256A, ossia i terminali di sorgente di tali transistori, à ̈ collegata rispettivamente ai nodi di ingresso 254A, 254B, che ricevono anche correnti di ingresso Iin1 , Iin2 della struttura di sensore 210. Il primo specchio di corrente 256A à ̈ collegato a un "ingresso di alimentazione" di un secondo specchio di corrente 256B vale a dire i terminali di scarico dei transistori 257B, 258B sono collegati ai nodi di ingresso e pertanto ai terminali di sorgente dei transistori 257Α, 258A. L’uscita di alimentazione del secondo specchio di corrente 256B, invece, ossia i terminali di sorgente dei transistori 257B, 258B, à ̈ collegata alla struttura di sensore 210, ossia rispettivamente ai resistori 212A, 212C. La tensione di uscita in corrispondenza del nodo di uscita 255 può essere raffrontata alla tensione di alimentazione Vss o a un nodo di tensione di riferimento 255R a seconda dell’ulteriore elaborazione di segnale.

Per esempio, per una tipica configurazione a ponte, i resistori 212B, 212D possono avere lo stesso valore di resistenza di base, e analogamente i resistori 212A, 212C possono anch’essi avere un valore di resistenza comune, in cui i valori di resistenza di tali coppie resistive possono differire l’uno dall’altro. Al fine di implementare una configurazione sensibile alla temperatura nella struttura 210, i coefficienti di temperatura dei resistori 212B, 212D da un lato vengono selezionati in modo tale da essere sostanzialmente identici. Analogamente, dall’altro lato i coefficienti di temperatura dei resistori 212A, 212C vengono anch’essi selezionati in modo tale da essere sostanzialmente identici, tuttavia, con un segno contrario rispetto ai coefficienti di temperatura dei resistori 212B, 212D. In questo modo, si ottiene una variazione desiderata dipendente dalla temperatura delle correnti di ingresso in corrispondenza dei nodi 254A, 254B e pertanto una tensione di uscita corrispondente che varia secondo la temperatura in corrispondenza del nodo 255 che corrisponde a una differenza amplificata delle correnti di ingresso. D’altro canto, il guadagno e lo sbilanciamento deH’amplificatore di corrente 252 vengono regolati sulla base delle sorgenti di corrente programmabili o regolabili 253A, 253B, consentendo in tal modo un adattamento alla configurazione specifica della struttura di sensore 210 senza il bisogno di una modifica della configurazione hardware dell’ amplificatore 252. In altri termini, poiché una struttura di sensore differente può fornire diverse correnti di ingresso grazie alla sua caratteristica di conversione di tensione/corrente differente per una data tensione di alimentazione della struttura di sensore, le caratteristiche dell’amplificatore, quali guadagno, sbilanciamento e generalmente taratura possono essere regolate appropriatamente programmando le sorgenti di corrente 253A e/o 253B che possono essere ottenute per un’ampia varietà di correnti di ingresso con la stessa configurazione di circuito dell’amplificatore 252.

La Figura 2D illustra schematicamente i risultati di simulazione quando si mettono in funzione l’amplificatore 252 e la struttura di sensore resistiva 210. Nella simulazione, i valori di resistenza dei resistori 212B, 212D (si veda la figura 2C), indicati come R2 e R4, sono 100k, mentre i valori di resistenza R1 , R3 corrispondenti ai resistori 212A, 212C (si veda la figura 2C) sono scelti a 10k. Inoltre, nella simulazione la somma delle correnti indotte attraverso l' amplificatore 252 dalle sorgenti di corrente regolabili à ̈ la stessa e corrisponde, in un esempio, a circa 100 Î1⁄4Α, mentre in un ulteriore esempio sono usati 65 Î1⁄4Α. Inoltre, il coefficiente di temperatura à ̈ scelto a 0,003 con segno diverso per i valori di resistenza R1 , R3 da un lato e R2 e R4 dall’altro. In questo caso per un intervallo di temperatura di 30°C-45°C si ottiene una variazione della tensione di uscita superiore a 2,3V per una tensione di alimentazione del ponte di 5 V. In un ulteriore esempio, con una riduzione della tensione di alimentazione a 2,5 V con la corrente attraverso l' amplificatore 252 ridotta a 65 Î1⁄4Α si ottiene una variazione della tensione di uscita entro l’intervallo di temperatura summenzionato superiore a 0,9 V.

La Figura 2E illustra schematicamente i risultati di simulazione quando si usa un ponte a sensore passivo 210P, in cui gli stessi valori di resistenza e tensioni di alimentazione vengono usati come nel circuito attivo mostrato nella figura 2D. Per esempio, la curva A rappresenta i risultati della simulazione per la configurazione a ponte passivo, in cui i valori di resistenza RI , R4 sono 10k con un coefficiente di temperatura negativo, mentre i valori di resistenza R2, R3 sono 100k con un coefficiente di temperatura positivo. In questo caso, la corrente indotta attraverso il ponte 210P à ̈ approssimativamente 100 Î1⁄4Α per una tensione di alimentazione di 5 V. In queste condizioni, la variazione della tensione di alimentazione per l’intervallo di temperatura summenzionato à ̈ approssimativamente 0,007 V. Analogamente, la curva B rappresenta i risultati di una simulazione per una configurazione, in cui i valori di resistenza R2, R4 sono 100k, i valori di resistenza R1, R3 sono 10k, questi ultimi resistori avendo un coefficiente di temperatura negativo. Anche in questo caso la variazione della tensione di uscita à ̈ 0,007 V. Come evidente dai risultati della simulazione, il consumo di potenza totale nella circuiteria attiva può essere paragonabile o tantomeno paragonato alla configurazione di circuito passivo, mentre la variazione e pertanto la risoluzione della tensione di uscita della circuiteria attiva à ̈ significativamente maggiore all’interno dell’intervallo di temperatura specificato rispetto alla piccola variazione di tensione ottenuta dal circuito passivo. Per esempio, una corrente totale di circa 65 Î1⁄4Α, ossia un consumo di potenza di circa 163 mW, e una variazione di tensione superiore a 0,9 V, sono paragonabili a una corrente totale di circa 100 Î1⁄4Α, ossia a un consumo energetico di circa 500 mW, e a una variazione della tensione di uscita di 0,007 V.

La Figura 2F illustra schematicamente il circuito di interfaccia 250 comprendente l’amplificatore di corrente 252 nella configurazione in cui la struttura di sensore 210 à ̈ costituita essenzialmente dai resistori 212B, 212D e pertanto fornisce le correnti di ingresso all’ amplificatore 252, come discusso precedentemente. In questo caso, si può supporre che i valori di resistenza dei resistori 212A, 212C (si veda la figura 2C) siano irrilevanti rispetto ai valori di resistenza dei resistori 212B, 212D. Anche in questo caso, le sorgenti di corrente regolabili 253A, 253B possono essere programmate o regolate in modo tale da ottenere condizioni di funzionamento appropriate per l’amplificatore 252, vale a dire che il guadagno e lo sbilanciamento vengono appropriatamente regolati in modo tale da ottenere un’oscillazione desiderata della tensione di uscita per un dato intervallo di temperatura. Le sorgenti di corrente 253A, 253B possono essere implementate in forma di qualsiasi configurazione di specchio di corrente appropriata, per esempio sotto forma di uno specchio di corrente semplice avente una struttura simile alla struttura mostrata per gli specchi di corrente 256A, 256B (si veda la figura 2C), in cui il rapporto delle correnti nelle sorgenti 253A, 253B può essere facilmente regolato selezionando caratteristiche di transistore appropriate, come ben noto nell’arte. Analogamente, possono essere usate altre configurazioni di specchio, quali uno specchio di Wilson, uno specchio Cascode e simili.

Si deve osservare che un controllo appropriato dell’intervallo di esercizio dell’amplificatore 252 può essere realizzato sulla base di un controllo di retroazione, per esempio rispetto alla tensione di corrente 253A, in cui il loop di controllo di retroazione può essere stabilito usando un’unità di controllo 240 che può rappresentare una parte della porzione circuitale 230 (si veda la figura 2A) e che può eseguire altre funzioni di controllo rispetto alla gestione deH’alimentazione, all’elaborazione del segnale, alla comunicazione e simili, come descritto per esempio in quanto sopra con riferimento al sistema elettronico 100 quando si fa riferimento all’unità di controllo 140.

La Figura 2G illustra schematicamente un’implementazione alternativa, per esempio, dello specchio di corrente 256A (si veda la figura 2C), in cui sono incorporati più di due transistori, per esempio in una configurazione Cascode, in cui transistori aggiuntivi 257K, 258K sono predisposti per essere collegati in serie rispettivamente ai transistori 257A, 258A. Si deve osservare che la configurazione corrispondente può anche essere applicata al secondo specchio di corrente 256B (si veda la figura 2C). Si deve osservare, tuttavia, che può essere implementata qualsiasi altra struttura di specchio di corrente appropriata, per esempio in forma di uno specchio di Wilson e simili. In altre parole, qualora lo si ritenga appropriato, almeno un transistore aggiuntivo può tipicamente essere previsto nel primo e/o secondo specchio di corrente 256A, 256B in modo tale da aumentare il rendimento complessivo.

La Figura 2H illustra schematicamente il primo e il secondo specchio di corrente 256A, 256B secondo una forma di realizzazione, in cui sono previsti transistori di tipo di conducibilità inversa al fine di aumentare il rendimento complessivo in termini di guadagno e di consumo di corrente dell’amplificatore di corrente costituito dal primo e secondo specchio di corrente 256A, 256B. Per esempio, nella forma di realizzazione mostrata, i transistori 257A, 258A del primo specchio di corrente 256A sono previsti in forma di transistori a canale p, mentre i transistori del secondo specchio di corrente 256B vengono implementati come transistori a canale n. A tal fine, possono essere usate tecnologie CMOS comprovate, mentre in altri casi possono essere applicate altre tecnologie, in cui possono essere implementati transistori di diverso tipo di conduttività, quali transistori bipolari di tipo di conducibilità inversa.

La Figura 21 illustra schematicamente il circuito di interfaccia 250 secondo un’ulteriore forma di realizzazione esemplificativa, in cui uno stadio dell’interruttore ripetitivo 220 à ̈ incorporato e collegato tra la struttura di sensore 210, che può per esempio comprendere i resistori 212A, ... , 212D (si veda la figura 2C), e l’amplificatore di corrente 252. Lo stadio dell’interruttore ripetitivo 220 à ̈ appropriatamente configurato in modo tale da collegare alternativamente i due rami del ponte con i due percorsi di corrente dell’ amplificatore 252. I resistori 212B, 212D, che fungono da convertitori di tensione/corrente sono collegati alternativamente ai nodi di ingresso 254A, 254B, rispettivamente, controllano il segnale 221 allo stadio dell’interruttore ripetitivo 220, mentre contemporaneamente anche i resistori 212A, 212C sono alternativamente collegati ai terminali di sorgente dei due transistori del secondo neutro di corrente 256B. Pertanto, durante una certa fase del segnale di ingresso 221 una determinata configurazione della struttura di sensore 210 à ̈ collegata all’amplificatore 252, mentre in una fase successiva del segnale di ingresso 221 la prima configurazione della struttura di sensore 210, ossia la prima configurazione dei rami del ponte, à ̈ collegata all’amplificatore 252. In tal modo, à ̈ possibile ottenere una riduzione significativa del rumore in misurazioni in corrente continua. Si deve osservare che lo stadio dell’interruttore ripetitivo 220 può avere qualsiasi altra configurazione in modo tale da fornire interruttori corrispondenti al fine di espletare la funzione dello stadio dell’interruttore ripetitivo 220 descritta.

Pertanto, la presente invenzione fornisce un sistema elettronico comprendente una struttura di sensore resistiva e un circuito di interfaccia analogica, che eseguono un condizionamento di segnale a una corrente in uscita fornita dalla struttura di sensore resistiva. A tal fine, la struttura di sensore resistiva viene usata come convertitore di tensione/corrente al fine di fornire segnali di ingresso a un amplificatore di corrente, che a sua volta gestisce la differenza delle correnti di ingresso in modo tale da fornire una tensione di uscita amplificata. L’amplificatore di corrente viene alimentato da sorgenti di correnti regolabili o programmabili e la regolazione di guadagno e sbilanciamento dell’ amplificatore possono avvenire senza che questi risulti influenzato dalle caratteristiche della struttura di sensore. In tal modo, la stessa porzione di circuito elettronico del sistema elettronico può essere combinata con strutture di sensori resistive di configurazione diversa senza dover riprogettare i componenti elettronici del sistema elettronico. Inoltre, grazie al concetto dell’invenzione, il sistema elettronico può rispondere a un’ampia varietà di condizioni di funzionamento diverse, garantendo in tal modo un aumento della flessibilità per svariate condizioni ambientali e applicazioni per una data struttura di sensore. Di conseguenza, la presente invenzione consente una maggiore flessibilità nella progettazione e nella produzione di sistemi elettronici a basso costo e a basso consumo di potenza con un rendimento superiore, in cui i sistemi elettronici possono essere usati come sistemi usa e getta anche per applicazioni sofisticate, quali applicazioni sanitarie e simili. In alcune forme di realizzazione esemplificative, à ̈ altresì possibile aumentare ulteriormente la flessibilità superiore in termini di progettazione e produzione del sistema elettronico prevedendo materiali di substrato flessibili, che possono pertanto consentire il fissaggio o l’incorporazione in prodotti o materiali resilienti, aumentando in tal modo ulteriormente l’applicabilità complessiva dei sistemi elettronici dell’invenzione. Inoltre, grazie alla possibilità di usare la stessa configurazione del circuito elettronico in combinazione con strutture di sensore diverse, à ̈ possibile rafforzare il processo di produzione complessivo, in particolare quando la struttura di sensore viene formata su un apposito materiale di supporto distinto. Per esempio, strutture di sensori con un ottimo rapporto qualità/prezzo e al contempo molto precise e sensibili alla temperatura possono essere usate nei sistemi elettronici dell’invenzione sulla base di una data configurazione del circuito elettronico, in cui un’elevata sensibilità viene ottenuta in un intervallo di temperature limitato, fatto decisamente vantaggioso in ambito di applicazioni sanitarie. Si deve notare che altre strutture di sensori resistive possono essere efficientemente incorporate nel sistema elettronico della presente invenzione al fine di fornire sensibilità a varie influenze ambientali, quali pressione, umidità, campo magnetico e simili, in cui tipicamente l’influenza ambientale corrispondente viene "convertita" in informazioni di gate di uno o più elementi resistitivi nella struttura di sensore resistiva, ottenendo in tal modo una variazione del valore di resistenza.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un sistema elettronico (200) comprendente: una struttura di sensore (210) comprendente una pluralità di resistori (212A, ... ,212B), almeno uno di detta pluralità di resistori essendo un resistore variabile, e una porzione circuitale (320) comprendente un’interfaccia analogica (250) collegata a detta struttura di sensore (210), detta interfaccia analogica (210) comprendendo un amplificatore di corrente (252) alimentato da una sorgente di corrente regolabile (253A, 253B) e configurato per ricevere correnti di ingresso prima e seconda (Iin1 , Iin2) da detta struttura di sensore (210) e per emettere un segnale di uscita indicativo di una differenza amplificata di dette prima e seconda correnti.
2. 2. Il sistema elettronico secondo la rivendicazione 1 , comprendente inoltre un’unità di controllo (240) in detta porzione circuitale (230) configurata per regolare detta sorgente di corrente regolabile (253A) in modo tale da determinare un intervallo di esercizio valido di detto amplificatore di corrente.
3. 3. Il sistema elettronico secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre un substrato flessibile (201) che porta detta struttura di sensore (210) e detta porzione circuitale (230).
4. 4. Il sistema elettronico secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un primo materiale di supporto (211) all’interno e sopra il quale à ̈ formata detta struttura di sensore e un secondo materiale di supporto (231), all’interno e sopra il quale à ̈ formata detta porzione circuitale, in cui detti materiali di supporto primo (211) e secondo (231) sono separati l’uno dall’altro.
5. 5. Il sistema elettronico secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto amplificatore di corrente à ̈ costituito da transistori (257A, 258A, 257B, 258B) di un unico tipo di conduttività.
6. 6. Il sistema elettronico secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto amplificatore di corrente comprende un primo specchio di corrente (256A) collegato a detta sorgente di corrente regolabile (253A, 253B) e collegato a nodi di ingresso (254A, 254B) che ricevono dette prima e seconda correnti di ingresso.
7. 7. Il sistema elettronico secondo la rivendicazione 6, in cui detto amplificatore di corrente comprende un secondo specchio di corrente (256B) collegato a detti nodi di ingresso (254A, 254B).
8. 8. Il sistema elettronico secondo la rivendicazione 7, in cui detto primo specchio di corrente e/o detto secondo specchio di corrente comprendono 3 o più transistori.
9. 9. Il sistema elettronico secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre uno stadio di interruttore ripetitivo (220) collegato tra la struttura di sensore (210) e detto amplificatore di corrente (252).
10. 10. Il sistema elettronico secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura di sensore à ̈ configurata per fornire dette prima e seconda correnti di ingresso come correnti dipendenti dalla temperatura e/o come correnti dipendenti dalla pressione e/o come correnti dipendenti dall’inerzia e/o come correnti dipendenti dal campo magnetico.
11. 11. Un sistema elettronico (200) comprendente: una struttura di sensore resistiva (210) formata sopra un materiale di substrato flessibile (201), detta struttura resistiva rispondendo ad almeno una influenza esterna, e un circuito di interfaccia (250) collegato a detta struttura di sensore resistiva (210) e formato sopra detto materiale di substrato flessibile (201), detto circuito di interfaccia comprendendo un amplificatore di corrente regolabile (252) configurato per ricevere una corrente di ingresso e un segnale di uscita indicativo di una risposta di detta struttura resistiva a detta almeno una influenza esterna.
12. 12. Il sistema elettronico secondo la rivendicazione 11 , in cui detto amplificatore di corrente à ̈ costituito da transistori di tipo di conducibilità inversa.
13. 13. Il sistema elettronico secondo la rivendicazione I l o 12, in cui detta struttura resistiva à ̈ configurata in modo tale da fornire una prima corrente di ingresso e una seconda corrente di ingresso a detto amplificatore di corrente regolabile.
14. 14. Il sistema elettronico secondo qualsiasi delle rivendicazioni da 1 1 a 13, comprendente inoltre un circuito di controllo (240) formato sopra detto materiale di substrato flessibile, in cui detto circuito di controllo à ̈ configurato per controllare una prima sorgente di corrente (253A) e/o una seconda sorgente di corrente (253B) in modo tale da regolare un intervallo di esercizio di detto amplificatore di corrente regolabile.
15. 15. Il sistema elettronico secondo qualsiasi delle rivendicazioni da 1 1 a 14, in cui detta struttura di sensore resistiva à ̈ formata su un primo materiale di supporto (211) e detto circuito di interfaccia (250) à ̈ formato su un secondo materiale di supporto (231) che à ̈ separato da detto primo materiale di supporto (211).