2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体医用分野用途に適した超低周波用集積化能動フィルタに関する研究
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24560436
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
松元 藤彦 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 教授 (10531767)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大淵 武史 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 講師 (40582896)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 能動フィルタ / 超低周波フィルタ / 集積回路 / アナログ電子回路 / インピーダンススケーリング回路 / OTA / MOSFET / 生体医用電子回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度では、まず、前年度に提案した対称型非接地インピーダンススケーリング（FIS）回路の低周波域の改善に対して、出力抵抗を高める手法として様々なアナログ回路で用いられるカスコード段の導入では効果が不十分であることを見出し、理論解析によりそれを証明した。その解析結果を基に2つの改善手法を提案し有効性を確認した。また、対称型FIS回路を完全差動型能動フィルタに応用し、シミュレーションにより動作を確認した。低Gm-OTAに関する研究では、MOSFETのバルク入力により入出力特性を線形化する手法を提案した。以上の研究成果に関して、2件の国際会議論文、4件の国内会議にて発表した。また、2編の雑誌論文を投稿し、条件付き採録の通知を受けている。ICチップの試作への取り組みとして、レイアウトツールの導入・レイアウト技術講習の受講・レイアウト設計を実施し、チップを作成した。
本研究を通じて考案した対称型FIS回路は、接地型回路を非接地回路として使用する場合と比較して、容量が1/4、トランジスタの使用面積が1/2ですむことから、雑音除去に優れた完全差動型フィルタの集積化に適している。これを線形化された低Gm-OTAと組み合わせることで、超小型医用電子機器へ応用可能な超低周波用アナログ集積化フィルタ実現が可能となり、本研究の目標を概ね達成したと結論付けることができる。また、本研究で考案した回路のIC化までは到達できなかったが、当研究室として初めての試作として、測定用素子、演算増幅回路およびインピーダンススケーリング回路の従来型基本回路の試作を行うことができ、ICチップ試作に関しての最低限の目標は達成することができた。
本研究の成果は、従来手法では外付け素子を必要としていた生体医用分野用途に用いられるフィルタの完全集積化を可能とする重要な知見を示すものであり、医用電子機器の小型化軽量化に大きく貢献するものと期待される。
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