초록
본 논문에서는 신체 임피던스 측정법(Bioelectrical Impedance Analysis, 이하 BIA)을 기초로 한 체지방 측정 칩 설계에 대한 내용을 서술하였다. 제안된 회로는 인체에 전류 신호를 인가하는 회로, 인체를 통해 나온 전압 신호를 측정하는 회로, 회로의 동작을 제어하는 마이크로 콘트롤러(Micom), 그리고 분석프로그램이 내장된 메모리(SRAM, EEPROMs) 의 모든 기능을 하나의 칩에 집적하였다. 특히 정밀한 인체 임피던스 측정을 위하여 다주파수 동작이 가능한 대역통과필터(Band Pass Filter, BPF)를 설계하였다. 또한, 설계된 대역통과필터는 weak inversion 영역에서 동작하기 때문에 면적과 전력소모를 줄일 수 있었다. 그리고 측정부분 회로의 성능을 개선하기 위해서 차동차이증폭기(Differential difference amplifier, DDA)를 이용한 새로운 전파정류기(Full wave rectifier, FWR)를 설계하였다. 또한 이 회로는 마지막 단에 연결될 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 설계에 대한 부담을 덜어주는 장점도 있다. 이 칩의 시제품은 CMOS 0.35um 공정을 이용하였고 전력소모는 모든 주파수에서 6mW 이며 전원전압은 3.3V이다. 전체 칩의 크기는 $5mm\times5mm$ 이다.
This Paper describes a chip design technique for body composition analyzer based on the BIA (Bioelectrical Impedance Analysis) method. All the functions of signal forcing circuits to the body, signal detecting circuits from the body, Micom, SRAM and EEPROMS are integrated in one chip. Especially, multi-frequency detecting method can be applied with selective band pass filter (BPF), which is designed in weak inversion region for low power consumption. In addition new full wave rectifier (FWR) is also proposed with differential difference amplifier (DDA) for high performance (small die area low power consumption, rail-to-rail output swing). The prototype chip is implemented with 0.35um CMOS technology and shows the power dissipation of 6 mW at the supply voltage of 3.3V. The die area of prototype chip is $5mm\times5mm$.
