Un sensor de bioseñal implantable SoC con SRAM de 8K bits de baja potencia en espera para monitoreo continuo a largo plazo
Autores: Lee, Kyongsu; Sim, Jae-Yoon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un sensor de bioseñal implantable SoC con SRAM de 8K bits de baja potencia en espera para monitoreo continuo a largo plazo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Tratamiento de enfermedades crónicas
Sistemas de biosensores implantables
Técnicas de bajo consumo
Espacio de almacenamiento
Técnicas de circuitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
El tratamiento individualizado de enfermedades crónicas abre grandes oportunidades para sistemas de biosensores implantables capaces de rastrear señales vitales durante largos periodos de tiempo. Para ello, las técnicas de bajo consumo en modo de espera y la utilización eficiente del espacio de almacenamiento serán cuestiones importantes para la implementación de tales implantes recargables con memoria incorporada. Este artículo presenta técnicas clave de circuitos, incluido un generador de reloj basado en corriente de fuga que elimina la necesidad de una fuente de reloj de referencia interna, una SRAM de 8Kbit de bajo consumo en modo de espera con línea de palabras negativa y escalado dinámico de voltaje de suministro, y un esquema de detección adaptativa para mejorar la utilización del espacio de almacenamiento. Cuando se implementó con tecnología CMOS comercial de 180 nm para la simulación de circuitos, aproximadamente el 70% (100 nW) de la disipación de potencia se redujo del origen del reloj interno, se ahorró aproximadamente el 70% de la potencia consumida por la SRAM de 8Kbit, y la utilización del espacio de almacenamiento mejoró aproximadamente en un 42,8%. Al final, el SoC de biosensor implantable propuesto consume aproximadamente 82,5 nW de potencia en espera, ahorrando aproximadamente un 42% en comparación con el enfoque anterior y puede durar 2,5 días utilizando una batería de película delgada de 5 uAh (CYMBET 1,7 x 2,2 mm).
Descripción
El tratamiento individualizado de enfermedades crónicas abre grandes oportunidades para sistemas de biosensores implantables capaces de rastrear señales vitales durante largos periodos de tiempo. Para ello, las técnicas de bajo consumo en modo de espera y la utilización eficiente del espacio de almacenamiento serán cuestiones importantes para la implementación de tales implantes recargables con memoria incorporada. Este artículo presenta técnicas clave de circuitos, incluido un generador de reloj basado en corriente de fuga que elimina la necesidad de una fuente de reloj de referencia interna, una SRAM de 8Kbit de bajo consumo en modo de espera con línea de palabras negativa y escalado dinámico de voltaje de suministro, y un esquema de detección adaptativa para mejorar la utilización del espacio de almacenamiento. Cuando se implementó con tecnología CMOS comercial de 180 nm para la simulación de circuitos, aproximadamente el 70% (100 nW) de la disipación de potencia se redujo del origen del reloj interno, se ahorró aproximadamente el 70% de la potencia consumida por la SRAM de 8Kbit, y la utilización del espacio de almacenamiento mejoró aproximadamente en un 42,8%. Al final, el SoC de biosensor implantable propuesto consume aproximadamente 82,5 nW de potencia en espera, ahorrando aproximadamente un 42% en comparación con el enfoque anterior y puede durar 2,5 días utilizando una batería de película delgada de 5 uAh (CYMBET 1,7 x 2,2 mm).