| 研究課題/領域番号 |
26820125
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
飯塚 哲也 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10552177)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 電子デバイス・機器 / 集積回路 / 時間-デジタル変換 / 飛行時間型計測機器 |
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| 研究実績の概要 |
近年、集積回路の動作速度の高速化に伴い、集積回路内部において高精細な時間分解能を得ることが可能となり、その高い時間分解能を利用した計測機器が注目され、応用範囲を広げている。特に対象物からの観測信号の到来時間を計測する飛行時間型計測機器は、単純な距離計測のみならず生体分子の同定などに用いられる高精度の質量分析計に用いられており、より高い時間分解能と広い測定範囲が求められている。本研究ではこれらの計測器に向けて、安定した高時間分解能と広レンジを実現する時間-デジタル変換器の新規な回路構成を提案することを目的としている。
本年度は、まず研究代表者が以前に提案したパルス縮小型・時間-デジタル変換器特性の解析を行い、性能を律速している要因を明らかにした。線形性を律速している要因としてパルスが最終的に消失する時点でのパルス縮小率が非線形であることを実証し、その非線形性を避けるための新たなパルス縮小型変換器構成を提案した。新たに提案する変換器方式ではパルス消失までの時間計測を行う代わりに、パルス幅が変換開始時点に復帰するまでの時間を計測することで時間-デジタル変換を実現しており、パルス消失時の非線形性は性能に影響を与えない。さらに本提案方式によって、従来手法ではパルス幅が小さくなり上記非線形性が無視できなくなるような非常に小さな入力時間差まで、高速かつ高い分解能でデジタル変換が可能となる。提案する変換器動作について理論解析およびシミュレーションにより確認を行った。
また、前記時間-デジタル変換方式をFine変換部に用い、Coarse変換には通常よく用いられる簡易な時間-デジタル変換器アーキテクチャを用いることで、高い分解能を維持しつつ入力可能範囲の拡大が可能であり、このような2段階変換アーキテクチャの検討を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
全く新規な時間-デジタル変換方式の着想を得ており、慎重な解析を元に検討を進めていた。そのためチップ試作による検討および実証の予定が次年度にずれ込んでいる。既にシミュレーション上での動作解析は済んでおり次年度の早い時期にチップ試作を行う予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度検討を進めた新規時間-デジタル変換回路のチップ試作を行い、実測による評価を行う。
同時に計測範囲および変換速度を実用レベル以上に向上させるための2段階変換構成について検討を進め、第二回試作として実証を行う予定である。実証を行った時間-デジタル変換器を用いて飛行時間型計測システムの構築を行いシステムとしての性能評価を行うことを計画している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新規時間-デジタル変換器アーキテクチャの慎重な検証に時間を要したため、初年度に計画していた第一回チップ試作およびその測定が次年度にずれ込んでおり、予定していた使用額が次年度使用額として生じている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当初は初年度に予定されていたチップ試作および測定のために、次年度の早い時期に使用する計画である。
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