[ca] Avui en dia, els avenços en transductors ultrasònics MEMS miniaturitzats requereixen grans esforços en el disseny dels circuits electrònics d'interfície per tal d'aprofitar el seu menor consum d'energia, reduïdes dimensions i baix cost de fabricació. En aquest context, aquest doctorat s'ha centrat en el desenvolupament d'un circuit integrat analògic de front-end específic per a l'aplicació (ASIC) per a una matriu de transductors ultrasònics piezoelèctrics micromecanitzats (pMUT)d totalment integrada . L'objectiu principal és aconseguir un sistema integrat compacte amb un baix consum d'energia i un rendiment millorat en termes de relació senyal-soroll, per aplicacions d'imatge d'ultrasons i de mesura de distancies En particular, en aquesta tesi s'ha dissenyat i implementat l'electrònica encarregada de generar els senyals d'excitació del transductor ultrasònic , així com la circuiteria per a l'amplificació del senyal provinent del transductor, sensible al ultrasò entrant. En aquest context, per optimitzar l'àrea, el consum d'energia i l'eficiència de transmissió, s'ha proposat un Pulser HV basat en desplaçadors de nivell i inversors, que és capaç d'amplificar polsos monofàsics de 3,3 V a 32 V. D'altra banda, la recepció es va realitzar una anàlisi per aconseguir un compromís entre el rendiment del soroll, el guany i les necessitats d'àrea. Els amplificadors RX proposats inclouen dues topologies LNA (un amplificador de tensió i un amplificador de trans-impedància basat en retroalimentació capacitiva) i un amplificador de guany programable per implementar la funció de compensació de guany de temps. Els sistemes d'ultrasons PMUTs-on-CMOS es van a validar, en primer lloc, mitjançant un únic element de píxel capaç d'aconseguir nivells de relació senyal-soroll més alts en comparació amb el sistema no integrat mitjançant el mateix procés de fabricació. A partir dels excel·lents resultats assolits, es va a discutir i validar una matriu (PMUTs-on-CMOS) com a sistema compacte d'ultrasons per a aplicacions d'imatge. Finalment, el darrer capítol es va a dedicar a presentar una nova estratègia per estimar, mitjançant l'us d'un sistema de PMUTS, distàncies relatives molt curtes amb alta precisió basada en l'ús d'ones polsades multifreqüència que obre el camí a una futura aplicació d'aquest sistema en circuits electrònics CMOS.

[en] Nowadays, the advances in miniaturized MEMS ultrasonic transducers require major efforts in the design of the interface electronic circuits in order to take advantage of their lower power consumption, small size, and low fabrication cost. In this context, this Ph.D. thesis has focused on developing of an Analog Front-end Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) for a fully integrated ultrasound phased array based on piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (pMUT). The main goal is to achieve a compact system-on-chip ultrasound sensor with low power consumption and improved performance in terms of signal-to-noise ratio capable of being used in ultrasound imaging and ranging applications. In particular, this thesis was aimed at the design and implementation of the electronics in charge of the generation of the PMUT driving signals, as well as the amplification of the PMUT signals generated, when the PMUT is working as a sensor. In this context, to optimize area, power consumption, and transmission efficiency, it has been proposed an HV Pulser based on level shifters and inverters, which is able to rise monophasic pulses from 3.3 V to 32 V. On the other hand, the reception analysis was performed to achieve a tradeoff between noise performance, gain, and area needs. The proposed RX amplifiers include two LNA topologies (a voltage amplifier and a trans-impedance amplifier based on capacitive feedback), and a variable gain amplifier to implement the time-gain compensation function. The PMUTs-on-CMOS ultrasound systems were validated, first, through a single pixel element capable to achieve higher signal-to-noise ratio levels in comparison with the non-integrated system using the same fabrication process. Based on the excellent results achieved, a phased array (PMUTs-on-CMOS) was discussed and validated as a compact ultrasound system for imaging applications. Finally, the last chapter was dedicated to presenting a new strategy to estimate very short relative distances with high accuracy based on the use of multi-frequency pulsed waves which opens the way to a future application of this system in CMOS electronic circuitry.