2009 Fiscal Year Annual Research Report
センサ素子の超低周波出力信号を自然エネルギー駆動で処理する集積回路
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20760237
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
和田 和千 Toyohashi University of Technology, 工学部, 准教授 (00302943)
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| Keywords | 生体信号処理 / 低周波信号 / 自然エネルギー / 低電圧 / 低電力 / 信号分割手法 / 逐次比較型 / ディジタル基板雑音 |
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| Research Abstract |
1V未満の電源電圧で動作し,消費電力が数十μW未満で,1～10Hzの信号を雑音や他の信号から分離できるダイナミックレンジ70dB以上の集積回路を実現している.自然エネルギーを利用してセンシング信号を計測する集積回路を,現在の製造プロセスの主流であるCMOSにより安価に実現することを目指しており,帯域制限用のフィルタとアナログ・ディジタル変換回路(ADC),ならびにディジタル回路から基板を経由する雑音で変換前の信号が劣化するのを防ぐ機構の設計と試作を行い,評価している.帯域制限用フィルタ0.18μmにおいては,電源電圧0.6Vでの動作を可能とし,さらに89dBもの広いダイナミックレンジを達成した.また,ADCとして,低電圧化に適すると考えられる逐次比較型とパイプライン型の改良を検討した.逐次比較型は,雑音による変動の理論的考察とともに設計・試作を通して,低電圧下での出力雑音の分散が大きく,アルゴリズムによる信号劣化の改善を図っていく必要性を明らかにした.また,パイプライン型においては,低電圧時の素子バラツキの影響を緩和できる信号分割手法に基づき構成し,信号対雑音比を拡大するために容量数の削減と1段あたりの入出力特性の変更で改善した.さらに,ディジタル回路基板雑音の軽減には,従来,雑音と逆相の打ち消し信号を注入していた領域を帯状から点へと変更し,理論的にその有効性を示すことができた.
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Research Products
(6 results)
