2015 Fiscal Year Research-status Report
容量型センサの低消費電力・ディジタル出力型信号処理システムに関する研究開発
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25420329
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
小川 覚美 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (40252168)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | センサ信号処理 / CMOS集積回路 / 差動容量型センサ / スイッチドキャパシタ回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度の研究成果を以下に示す。ディジタル出力できる差動容量型センサの信号処理回路として、小型集積化でき、高精度で低消費電力の新しい容量・時間(C/T)変換回路を提案した。提案回路について、集積回路(IC)レイアウト設計を行い、VDEC(東京大学大規模集積化システム設計教育研究センター)をとおして0.18um CMOSプロセスでチップの試作を行った。現在、その試作チップの特性の評価を行っている。更に、新しい回路構成を用いることにより、精度も改善でき、消費電力が約60uWと低消費電力となることをシミュレーションで示している。今後は、更なる低消費電力化が可能となるように回路を改善し、回路の試作・評価を行う予定である。ここで提案している信号処理回路は、センサの容量比に比例した信号を出力するように構成されており、物理量の変化に対して線形出力が得られ、また周囲温度変化によるセンサの容量変化の影響を受けない信号処理を可能にする。この信号処理回路は、MEMS型の差動容量型センサと一体化して小型集積化が可能である。得られた研究成果は、小型、低消費電力化が求められるバッテリー駆動のポータブル機器、また、多くのセンサを用いる計測システムの実現のために非常に有用である。
平成２７年度の研究成果を、８月の国際会議IEEE 58th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS 2015)と、平成２８年３月の電気学会全国大会で発表している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成２５年度と平成２６年度、それぞれ新しいC/T変換を用いた差動容量型センサの信号処理回路を設計し、VDECをとおして0.18um CMOSプロセスで提案回路のアナログ部のみ試作集積化を行った。しかし、ICレイアウト設計において設計ミスがあったため、平成２５年度の試作では全く回路が動作しなかった。平成２６年度の試作でも、ICレイアウト設計において誤りがあり、TEG(Test Element Group)回路として試作した演算増幅器、コンパレータ、カレントミラー回路は動作したが、センサの信号処理回路全体を動作させることはできなかった。平成２７年度、これらのICレイアウト設計の問題点を改善し、再び新しい提案回路の試作集積化を行い、現在その特性を評価しているところである。当初研究期間は平成２５年度から平成２７年度までであったが、上記に示したように、回路試作において予定よりも時間がかかり研究にやや遅れが生じたため、平成２８年度までの研究期間の延長を申請した。研究延長期間において、これらの試作回路の評価を行い、評価結果を含めた研究成果を国際会議や学術雑誌で発表する予定である。また、更に大きな性能の改善が期待できるC/T変換を用いた信号処理回路の実現に向けて研究も進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、平成２７年度に試作したC/T変換を用いた差動容量型センサの信号処理回路の評価を行い、その結果を含めた研究成果を国際会議や学術雑誌で発表する予定である。また、C/T変換を用いた差動容量型センサの信号処理回路の性能を大きく改善できる回路の試作・評価を行う予定である。また、遅れているC/F変換を用いた差動容量型センサの信号処理回路の設計・試作も進める予定である。
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| Causes of Carryover |
平成２５年度に国際会議出席のための旅費が使われなかったこと、また、FPGA開発ツールの購入予定がなくなったことから平成２５年度、引き続いて平成２６年度も次年度使用額が生じた。それに加え、研究がやや遅れたことから研究成果の発表のための費用が予定どおりには使われず、平成２７年度次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度未使用額は、回路の試作および評価、研究成果の発表のための国際会議への参加費用、学術雑誌への投稿費用に使用する予定である。
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