生体センシング用途向け超低消費電力ΔΣモジュレータ

井田, 司; 田中, 智之; 松岡, 俊匡 他

電子情報通信学会論文誌C, 2007, J90-C(10), 662-670

Number of Access:986（2025-08-14 05:02 Counts）

Identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/11094/51660

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Title
生体センシング用途向け超低消費電力ΔΣモジュレータ
セイタイ　センシング　ヨウト　ムケ　チョウテイショウヒ　デンリョク　ΔΣ　モジュレータ
Creator
CreatorName
井田, 司 ; イダ, ツカサ ; Ida, Tsukasa
CreatorName
田中, 智之 ; タナカ, トモユキ ; Tanaka, Tomoyuki
NRID
1000080324820 1000080324820
ORCID
0000-0003-3876-2679 0000-0003-3876-2679
researchmap permalink
read0068628 read0068628
Scopus Author ID
7402741552 7402741552
CreatorName
松岡, 俊匡 ; マツオカ, トシマサ ; Matsuoka, Toshimasa
NRID
1000020192180 1000020192180
CreatorName
谷口, 研二 ; タニグチ, ケンジ ; Taniguchi, Kenji
Subject
CMOSアナログ回路
弱反転領域動作
ΔΣモジュレータ
スルーレートブースト
低消費電力
CMOS analog circuit
weak inversion operation
ΔΣ modulator
slew rate boosting
low power consumption
Abstract
MOSFETの弱反転領域を用いた生体信号センシング用ΔΣモジュレータを提案する．すべてのMOSFETを確実に弱反転領域で動作させるため，電源電圧は500 mVと設定して低消費電力化を図り，電池による長時間の駆動が可能となる設計を行った．ΔΣモジュレータ内のオペアンプのスルーレートがモジュレータの特性に大きな影響を与えることをシミュレーションで確認し，スルーレートを強化するAdaptive Biasオペアンプと定バイアスのオペアンプを用いてΔΣモジュレータを設計・試作・測定した．クロック周波数5 kHzのとき，ピークのSNDRはそれぞれ33 dB，22 dBとなり，信号入力域の全域にわたり，約10 dBの改善が得られた．消費電流は26 nAであった．また，スルーレートブーストオペアンプを用いれば，クロック周波数を増加させても通常のオペアンプと比較してSNDRの劣化が少ないことを確認した．
We proposed an ultra low power ΔΣ modulator for biomedical sensing applications where all MOSFETs are operated in weak inversion. Simulation results of ΔΣ modulator reveal that the high slew rate of the OP-amp leads to better modulation performance. To improve the slew rate, adaptive bias circuit is implemented in the OP-amp. The ΔΣ modulator achieves 33 dB of SNDR with slew rate boosting and 22 dB without one at the clock frequency of 5 kHz and over sampling ratio of 16 and keep the performance even clock frequency grows to the 10 kHz at the over sampling ratio of 32.
Publisher
電子情報通信学会
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
デンシ　ジョウホウ　ツウシン　ガッカイ
Source Title
電子情報通信学会論文誌C
Volume (Issue)
J90-C(10)
Page
662-670
Date of Issued
2007-10
Language
Japanese
Handle URL
https://hdl.handle.net/11094/51660
PISSN
13452827
eISSN
18810217
NCID
AA11412446
Relation.references
URI
https://search.ieice.org/
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copyright©2007 IEICE
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Category
学術雑誌論文 Journal Article