スマートフォンのセンサ拡張のための簡易型センサコンディショナICの設計と試作

用于智能手机传感器扩展的简单传感器调节器 IC 的设计和原型

• 批准号: 25918013
• 负责人: 外山 貴子
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: University of Miyazaki
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25918013/
• 关键词: 簡易型センサコンディショナIC

本研究では、スマートフォンの機能を活用した、外部に接続するセンサのためのインターフェースICの作成を目指した。このようなICを簡易型センサコンディショナICと呼び、ここでは、増幅器、フィルタ、その他の回路を1つのICで実現するものをさす。今回、センシング対象を表面筋電位信号とし、簡易型センサコシディショナICの初段で用いられ、かつその中でも特に重要な超低ノイズアンプの設計と試作に取り組むことを目的とした。はじめに、センサから信号を取り込む際に多く用いられている計装アンプの設計を行った。まずオペアンプ単体の設計を行い、そのオペアンプを用いて計装アンプを設計した。表面筋電位信号は、非常に微弱で低周波な信号であるため、通常のアンプで増幅すると、低周波域においてIC内部で発生する雑音で信号が埋もれてしまう。そこで、これらの雑音を低減させるため、チョッパースタビライゼーション技術を付加した計装アンプを設計した。IC内部で発生するノイズを意図的に加えて回路シミュレーションを行い、通常の計装アンプとノイズ対策を付加した計装アンプの出力のFFT解析結果をみると、表面筋電位信号の低周波数領域において、ノイズが低減できていることが確認できた。次に、CMOS 0.6umプロセスを用いてマスクレイアウトを行い、ICの試作を行った。試作したICを使い評価を行ったところ、計装アンプとしての動作は確認できたが、シミュレーション結果以上のオフセット電圧が出力に発生したため、利得を持たせた評価を行うことが出来なかった。IC内に計装アンプを構成する回路ブロックを個別に組み込んでいたため、個別の回路ブロックの測定を行ったところ、計装アンプの出力に用いたオペアンプでオフセット電圧が発生していることがわかった。今後の課題として、出力段に用いるオペアンプの回路構成を検討することがあげられる。

This study is aimed at the functional utilization of the system and the creation of an IC for external connection. The IC is a simple type of IC. The IC is called, amplified, and other circuits are connected. This time, the object of the sensor array is the surface tendon potential signal. The design and trial work of the simple sensor IC for the initial stage and the special and important ultra-low-voltage sensor IC for the middle stage are based on the combination of these goals. The design of the equipment is carried out in a variety of ways. The design of the selection unit is carried out, and the selection unit is used to design the selection unit. The surface potential signal is very weak, the amplitude of the signal is usually increased, and the internal signal of the IC is buried. The design of the project was enhanced by the introduction of new technologies. IC internal development of the meaning of the increase in the loop, the general design of the equipment, the design of the output of the FFT analysis results, the surface of the rib potential signal in the low-frequency field, the reduction of the number of CMOS 0.6um test run Try to make sure that you have the right answer. The design of the circuit is based on the design of the circuit, the design of the circuit. The future of the project is to discuss the structure of the circuit in the power section.

项目成果

生体信号計測のための計装アンプの設計と試作

用于生物信号测量的仪表放大器的设计和原型

• 发表时间: 2014
• 期刊: 平成25年度核融合科学研究所技術研究会予稿集
• 作者: Tomoyuki Araya;Kazuo Kasahara;Shingo Nishikawa;Hideharu Kimura;Takashi Sone;Hideo Nagae;Yoshio Ikehata;Isamu Nagano;Masaki Fujimura;屋良 朝康;上杉一秀;屋良 朝康;一条 洋和;稲守 栄;稲守 栄;齊藤 作義;桟敷 剛;桟敷 剛;中村 淳也;外山貴子
• 通讯作者: 外山貴子