ニューロンMOSトランジスタを用いた高性能,高機能集積回路に関する研究

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本研究では,ニューロンMOSトランジスタ(νMOSFET)を用いた高性能,高機能な回路を実現するための回路設計技術を確立することを目的とし、その技術を用いた種々の回路を提案している.まず,νMOSFETを用いることで,低電圧駆動,低消費連力,広入力レンジの特徴を兼ね備えた4象限動作可能なアナログ乗算器を提案した.このアナログ乗算器は,4個の3入力νMOSFETと2個の抵抗のみで実現できる簡単な回路構成となっている.νMOSFETに入力ゲートの1個をしきい電圧制御ゲートとして使用し,このゲートの電圧を正の大きな値にすることで,見かけ上のしきい電圧を負の値に設定することが可能となり,ディプレーション型MOSFETとして動作させることができる.この回路技術を使用することで回路の低電圧動作および広入力レンジ化が可能となる.提案回路は1Vの電源電圧で動作し,そのときの入力レンジ1V_<p-p>である.また,消費電力は9.56μWと極めて小さいことも確認された.次に,νMOSFETを用いた低電圧,広入力レンジ指数変換回路を提案した.提案した回路は,1個の2入力νMOSFETと6個のMOSトランジスタを用いて構成されている.提案回路では,上述の乗算器で用いた回路技術とは逆に,しきい電圧制御ゲートに小さい電圧を与えることで,見かけ上のしきい電圧を大きな値に設定し,νMOSFETの弱反転領域を移動させることが可能となる.弱反転領域は,通常,しきい電圧よりも小さな電圧の領域に限定されるが,この回路技術によってしきい電圧よりも大きな電圧の場合でも弱反転領域で動作させることが可能となる.提案回路の性能は,3Vの電源電圧で動作し,その時の入力レンジが2.5V,出力レンジが70dB,消費電力が0.38mWであることが確認された.