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.

我们利用目前已经实现的低压电路，实现了低功耗滤波器。首先，两个低压电路将电源电压分压后使用，电源连接起来，使得消耗的电流我们提出了一种将它们串联（垂直堆叠）的配置。可以减少当可用电源电压有裕度时发生的额外功率损耗。由于工作点由于信号电流的差异而发生偏移，所以上下电路之间的连接点通过恒定电势电路来固定。接下来，作为该配置方法的具体应用示例，操作已经被确认A。采用0.6V积分器设计了二阶低通滤波器，并通过原型设计和测量评估了其性能。电源电压为1.2V时，2kHz频段可应用于语音频段信号处理。该滤波器工作并获得与理想特性非常匹配的频率特性。功耗极低，为 18μW，并且实现了超过 60dB 的动态范围。垂直堆叠由于该配置需要在上层之间的节点处有恒定电位电路以及较低级时，人们担心会需要额外的功耗，但在本设计示例中，功耗降低至总功耗的约 10%。此外，在本研究中，我们还考虑了上下电路特性中晶体管的衬底效应造成的轻微不匹配的问题，并研究了改进方法，这表明垂直堆叠配置对于降低功耗是有效的。电路，这一结果可能有助于便携式电子设备的设计，即使在由干电池供电的情况下也可以长时间使用。