一个无线人工机械受体在180nm CMOS 中
Han Hao1, Lin Du1, Andrew G Richardson2
1Department of Electrical and Systems Engineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104 USA.
IEEE transactions on microwave theory and techniques
|November 1, 2024
概括
这项研究介绍了一种低功耗的可植入系统,用于触觉,使用人体磁性通信来获得无线电源和数据. 集成的人工机械感应器实现了高分辨率与最低能耗.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 集成电路 集成电路
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 触觉感应对于人机交互和假肢非常重要.
- 现有的植入式系统在电力供应和数据传输方面面临着挑战.
- 微型化和低功耗是植入式设备的关键.
研究的目的:
- 开发一种低功耗,可植入的无线集成系统,用于触觉传感应用.
- 为了证明ASIC与MEMS电容力传感器的混合集成.
- 通过使用磁性人体通信实现强大的无线电源和数据传输.
主要方法:
- 设计和制造了一种180nm CMOS ASIC,具有低损耗的磁性人体通信通道.
- 混合集成ASIC与内部MEMS电容力传感器.
- 实现了芯片上与时间转换器相关的双采样容量和时间复杂模式.
- 使用无线电源管理反和OOK/FSK调制进行数据传输.
主要成果:
- 实现2.0fF分辨率与750nW的功耗容量到时间转换器.
- 证明了49 fJ/c-s的优点 (FoM) 数字,芯片面积小于0.04 mm2.
- 完整的1.62mm2芯片消耗110.3%的电量,并支持强大的无线通信.
结论:
- 开发的可植入系统为触觉传感提供了低功耗,高分辨率的解决方案.
- 磁性人体通信为植入物中的无线电源和数据传输提供了一个有效的道.
- 这项技术为先进的人工机械受体和改进的假肢功能铺平了道路.
