Details

Данная работа посвящена исследованию возможности построения логического элемента на основе МЭМС с параметрическим возбуждением. Рассматриваются особенности колебаний логического МЭМС элемента, условия возникновения параметрической раскачки, а также режимы переходных процессов, определяющие быстродействие устройства. Задачи, решаемые в ходе исследования: 1. Постановка задачи о параметрических колебаниях упругого МЭМС элемента при параметрическом возбуждении и составление расчётной схемы. 2. Получение уравнений движения логического элемента на основе МЭМС с параметрическим возбуждением. 3. Определение условий, при которых возможна параметрическая раскачка. 4. Вывод уравнений переходного процесса при параметрическом возбуждении, анализ процесса нарастания амплитуды колебаний, подбор параметров возбуждения, обеспечивающих наибольшую скорость нарастания колебаний упругого элемента. 5. Проведение численного расчета процесса нарастания колебаний нелинейного резонатора, построение осциллограмм колебаний и переходного процесса в режиме работы резонатора как логического МЭМС элемента.  В результате выполнения работы были получены условия возникновения параметрических колебаний и зоны устойчивости системы. На основе численного моделирования исследован процесс нарастания колебаний в нелинейном резонаторе и произведен подбор параметров возбуждения, обеспечивающих наибольшую скорость быстродействия резонатора как логического элемента.

The given work is devoted to the study of the possibility of constructing a logic element based on MEMS with parametric excitation. The features of the oscillations of a logical MEMS element, the conditions for the occurrence of parametric oscillation, as well as the modes of transients that determine the speed of the device are considered. Tasks to be solved during the research: 1. Formulation of the problem of parametric oscillations of an elastic MEMS element under parametric excitation and drawing up a computational scheme. 2. Obtaining equations of motion of a logic element based on MEMS with parametric excitation. 3. Determination of the conditions under which parametric oscillation is possible. 4. Derivation of the equations of the transient process under parametric excitation, analysis of the process of oscillation amplitude increase, selection of excitation parameters that ensure the highest rate of oscillation increase of the elastic element. 5. Numerical calculation of the oscillation growth process of a nonlinear resonator, construction of oscillograms of oscillations and the transient process in the operating mode of the resonator as a logical MEMS element. As a result of the work, the conditions for the occurrence of parametric oscillations and the stability zone of the system were obtained. Based on numerical simulation, the process of oscillation growth in a nonlinear resonator is investigated and the excitation parameters are selected that ensure the highest speed of the resonator as a logic element.