디지털 발진기를 이용한 생체 저항 측정용 정현파 전류 생성기 = A Sinusoidal Current Generator for Bio-Impedance Measurement Using a Digital Oscillator

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 웨어러블 기기에서 활용될 수 있는 저 전력, 저 면적의 생체 저항 측정용 정현파 전류 발생기 회로를 제안한다. 기존의 아날로그 방식의 정현파 발생기는 많은 전력을 필요로 하며, 룩업 테이블(look-up table)을 사용하여 정현파를 생성하는 방식은 넓은 메모리 면적과 고해상도 디지털-전류 변환기가 필요하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 피드백(feedback) 구조를 이용한 재귀적 디지털 발진기를 사용하여 정현파를 생성해내고, FIR 필터가 내장된 1비트 전류원을 사용하여 델타-시그마(delta-sigma) 변조기의 고주파 잡음를 제거하는 높은 해상도의 디지털-전류 변환기를 구현하여, 적은 면적과 전력을 사용하는 정현파 전류 발생기를 구현하였다. 표준 0.18μm CMOS 공정으로 구현된 회로는 20 kHz, 40μAp-p의 정현파 전류를 생성하는데 55.6μW의 전력만을 사용하였으며, 0.17%이하의 총 고조파 왜곡률(total harmonic distortion)을 가지며, 기존연구대비 10배 이상 작은 0.052mm2의 면적만을 사용하였다.

목차 (Table of Contents)

• I서론 1
• II본론 4
• A. 설계 4
• 1. 재귀적 디지털 발진기 6
• 2. 의사 난수 발생기 10
• 3. 1비트 출력 델타-시그마 변조기 15
• 4. FIR 필터가 내장된 전류원 15
• 5. 차동 전류원과 공통 모드 피드백 회로 18
• 6. 시뮬레이션 결과 20
• B. 측정 23
• 1. 칩 면적 23
• 2. 전력 소모 23
• 3. 출력 파형 및 THD 27
• 4. 출력 임피던스 및 개선 방안 32
• 5. 성능비교 34
• III결론 35