2017 Fiscal Year Research-status Report
雑音によるMEMS振動子の同期現象とその機能回路への応用
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17K14685
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
石村 憲意 立命館大学, 理工学部, 助教 (50779072)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 同期現象 / MEMS振動子 / 水晶振動子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多数のセンサ間で通信を行う際,外部の水晶振動子から供給されるクロック信号が異なることから生じるタイミングがずれ,非同期通信が行われる.あるいは多層チップ間のクロックの配給においても経路長差によりクロックスキューの問題が生じる.
本研究の期間内の目的は、独立したMEMS振動子および水晶振動子の同期現象を解析し,これらの問題解決へ向けた設計技術基盤を確立することである.研究初期段階では、水晶振動子群の雑音による同期現象の原理を解析する.そのためにまず,安価に手にはいる水晶振動子を用いてPierce回路を二つディスクリート回路で実装し,これらを結合させている.そのときの結合強度を調整することで,二つのやや異なる周波数の水晶振動子が同期して発振することを観測している.
また,この発振回路に外部から,雑音のような非周期信号から正弦波のような周期信号まで,様々な種類の信号を加えたときの振動の周波数や位相の変化を解析をすすめている.特に,自律発振する振動子に外部から強い信号または,その振動子の固有周期に近い周期信号を加える場合,外部信号に引き込まれることが知られているが,この現象を水晶振動子においても観測することができた.雑音による水晶振動子の同期については,SPICEなどの回路シミュレータを用いて解析を行っている.雑音同期現象の解析を行うことで,課題点を抽出し,回路の改良への道筋を立て,ゆらぎを利用するMEMSの動作現象の基礎を構築する.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
安価に手にはいる水晶振動子を用いた同期実験から始めている.Pierce回路を二つディスクリート回路で実装し,これらを結合させている.そのときの結合強度を調整することで,二つのやや異なる周波数の水晶振動子が同期して発振することを観測している.
また,この発振回路に外部から,ノイズのような非周期信号から正弦波のような周期信号まで,様々な種類の信号を加えたときの振動の周波数や位相の変化を解析をすすめている.
特に,自律発振する振動子に外部から強い信号または,その振動子の固有周期に近い周期信号を加える場合,外部信号に引き込まれることが知られているが,この現象を水晶振動子においても観測することができた.
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| Strategy for Future Research Activity |
今後,これらの実験結果を踏まえ,水晶振動子の同期を生じさせるのに必要な条件を明らかにし,MEMS振動子における同期の条件をシミュレーションで探し,同期しやすいMEMS振動子および発振回路の設計指針を立てていく予定である.
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