Nowadays, electrical impedance tomography which is not harmful to the body is mainly used to measure nerve signals. This study presents a continuous-time delta-sigma modulator that can satisfy both the high resolution mode and the low power mode used in electrical impedance tomography. In the low power mode, power consumption is reduced by minimizing the use of active devices such as amplifiers. In the high resolution mode, noise coupling technique is used to effectively reduce the quantization noise. In previous research, analog noise coupling has poor power consumption and design complexity. Digital noise coupling reduces power consumption and are simpler to design, but the performance is reduced by the added quantization noise. The proposed hybrid noise coupling uses both analog and digital circuits to improve the performance reduction by additional shaping of the added quantization noise while maintaining the advantages of digital noise coupling. The proposed modulator satisfies all the requirements of the electrical impedance tomography circuit using a 28 nm CMOS process.
전기 임피던스 영상법이 신체에 해롭지 않아 최근 각광받고 있는 신경 신호 측정법이라 할 수 있다. 본 연구는 전기 임피던스 영상법에 사용되는 고성능 모드와 저전력 모드를 동시에 만족할 수 있는 연속 시간 델타-시그마 모듈레이터를 제안한다. 저전력 모드에서는 증폭기와 같은 능동 소자의 사용을 최소화하여 에너지를 절약했고, 고성능 모드에서는 노이즈 커플링 기법을 통해 효과적으로 양자화 노이즈를 줄였다. 기존의 아날로그 노이즈 커플링 기법은 전력 소모가 크고 설계가 복잡하며, 디지털 노이즈 커플링 기법은 전력 소모가 적고 설계가 간단하지만 추가된 양자화 노이즈로 인해 성능이 감소했다. 제안하는 하이브리드 노이즈 커플링은 아날로그와 디지털 회로를 모두 사용하여 디지털 노이즈 커플링의 장점은 그대로 유지하면서 추가된 양자화 노이즈를 추가 쉐이핑하여 성능 감소를 개선했다. 제안하는 모듈레이터는 28 nm CMOS 공정을 이용하여, 전기 임피던스 영상법 회로의 요구하는 조건을 모두 만족시킨다.
