トランジスタのしきい電圧以下の電源で動作し消費電流がμA級の集積化信号処理回路

集成信号处理电路，在低于晶体管阈值电压的电源下工作，仅消耗μA级电流。

基本信息

批准号：
18760273
负责人：
和田和千
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに実現した低電圧回路を利用して,低電力フィルタを実現した.ます,二つの低電圧回路が電源電圧を分割して使用し,消費する電流が共通となるように,電源間に直列に接続(縦積み)にした構成を提案した.使用可能な電源電圧に余裕がある場合に発生する余分な電力損失を減らすことができる.単に接続しただけでは上下段の回路の信号電流が異なるため動作点がずれてしまうことから,上下二つ回路の接続点を定電位回路で固定する.次に,この構成法の具体的な適用例として,既に動作を確認している0.6V積分器を利用して,2次低域通過フィルタを設計し,試作と測定を通して性能を評価した.電源電圧1.2Vの下で,音声帯域信号処理への応用が可能な2kHz帯域のフィルタが動作し,理想特性と非常によく一致する周波数特性を得られている.消費電力は18μWと超低消費電力であり,また,60dB以上のダイナミックレンジを達成できている.縦積み構成は上下段間の節点に定電位回路を要するため,その消費電力が余計に必要になる懸念があったが,この設計例では全体のおおよそ1割に止められている.さらに本研究では,上下段の回路の特性にトランジスタの基板効果に起因する僅かな不整合が生じる問題も考察し,改善手法を検討した.以上の結栗は,基底アナログ信号の処理回路を低電力化するのに縦積み構成が有効であることを示しており,乾電池等により駆動しても長時間使用が可能な携帯電子機器の設計に寄与しうる成果である.

我们使用到现在已经实现的低压电路，我们提出了一种配置，其中两个低压电路将电源电压划分并在电源之间串联（垂直堆叠）连接到电源，以使电流消耗的电流很常见。当有可用的电源电压空间时，可能会减少多余的功率损失。仅连接上部和下电路的信号电流不同，因此工作点会移动，因此两个上和下部电路的连接点通过恒定电势电路固定。接下来，作为这种施工方法的具体示例，使用已确认可以运行的0.6V积分器设计了2阶低通滤波器，并通过原型和测量值评估了性能。在1.2V的电源电压下，可以将2KHz频段应用于音频信号处理，可将2KHz信号处理应用于1.2V电源电源电压，2KHz频段，可将其应用于音频频段信号处理。过滤器的操作和频率特性与理想特征非常相似。功耗为18μW，动态范围超过60 dB。由于垂直堆叠结构需要在上下阶段之间的节点处有恒定的电势电路，因此人们担心需要更多的功耗，但是在这个设计示例中，它以总计的约10％停止。此外，在这项研究中，我们还研究了晶体管在上层和下阶段的特征中的底物效应引起的轻微不匹配的问题，并检查了一种改进方法。上面的尤里（Yuri）表明，垂直堆叠结构可有效地降低基本模拟信号的处理电路的功率，并且是一项成就，可以有助于设计便携式电子设备，即使在干电池驱动时也可以长时间使用。