研究ハイライト 高感度・広帯域計測が可能な低消費電力磁気センサーを開発

エレクトロニクス・製造領域

高感度・広帯域計測が可能な低消費電力
磁気センサーを開発

磁気インピーダンス素子に最適なセンシング回路により電力効率が大幅に向上

• デバイス技術研究部門秋田 一平

低ノイズ化、低消費電力化、小型化を同時に達成することが生体磁気計測用の磁気センサーの課題

低ノイズで広帯域な磁気センサーは、脳磁図、筋磁図などの生体磁気や、自動運転、非破壊検査、電流センシングなどの幅広い分野で必要とされている。特に埋め込み型の生体磁気計測では、留置スペースの制約から大きさが数mmオーダーである必要があり、小型化、軽量化が求められている。
これまで、小型・広帯域の磁気センサーは、磁気ノイズが大きくなり、低ノイズな磁気センサーは、サイズや駆動用の電流が大きくなる傾向があった。生体磁気計測などへの応用に向けては、低ノイズ化、低消費電力化、小型化を同時に達成することが課題である。

新規技術を組み込んだ回路チップを試作。低ノイズ、低消費電力を確認

共同研究先の企業が開発したMI素子用に独自回路を新規に構築して最適化し、低ノイズかつ低消費電力動作を実現可能な信号処理回路を設計した。またMI素子からの誘導電圧のサンプリング処理をナノ秒オーダーで制御するため、出力信号をモニタリングし、サンプリングタイミングを補正するためのデジタル自動補正技術を開発した。これより、ノイズ特性と信号帯域を最良の状態に制御することが可能となった。
上記技術を含むMI素子向け計測用集積回路を試作し、磁気センサーとして評価した。その結果、自動補正後の信号帯域・ノイズ特性が、自動補正前よりも改善していること、従来の低ノイズ磁気センサーと比べて1000倍以上の電力効率であることを確認した。

さらなる高性能化とともに、製品として組み込むための開発を進める

磁気センサーとしてのさらなる高感度化、電力効率の向上を図るとともに、製品として組み込むための開発を進める。

秋田一平主任研究員の写真

デバイス技術研究部門 先端集積回路研究グループ

主任研究員 秋田 一平(あきた いっぺい)

メール:M-d-tech-web-ml*aist.go.jp(*を@に変更して使用してください。)

ウェブ:https://unit.aist.go.jp/d-tech/