JP2014007717A

JP2014007717A - Power consumption reduction circuit by high-speed conversion processing for radio transmitter and power supply operation means thereof

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Publication number: JP2014007717A
Application number: JP2012171466A
Authority: JP
Inventors: Hisahide Kasahara; 尚英笠原
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Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: JP5858579B2

Abstract

【課題】電池式送信機において、小型電池でも長時間動作させるように低消費電力化することができる高速度変換処理回路を提供する。
【解決手段】低消費電力の装置においては無駄な消費電力を防ぐためにアナログアンプとＣＭＳＩＣの接続部において、Ｈ，Ｌ間を移動する変位時間短縮させるために、高速度変換処理回路を入れる。
【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-speed conversion processing circuit capable of reducing power consumption so that a battery-type transmitter can be operated for a long time even with a small battery.
In an apparatus with low power consumption, a high-speed conversion processing circuit is inserted in order to shorten the displacement time for moving between H and L at the connection portion between the analog amplifier and the CMICS in order to prevent wasteful power consumption.
[Selection] Figure 1

Description

小型、低消費電力の電池式送信機において、小型で長時間動作するための高速度変換処理回路及び電源操作方法High-speed conversion processing circuit and power supply operation method for small size and long-time operation in a small-sized and low power consumption battery-powered transmitter

電池等で長時間動作を要求される小型送信機において、低消費電力の回路技術が求められている。
例えば、薬理研究の分野などでは、一生のサイクルが比較的早いほ乳類の動物で投薬実験を行うことにより、効果が早く確認できる。その実験にはラットやマウスが用いられる。
生体信号検出には体外に送信機を取り付けると動物自身でかじってしまうので、動物には負担になるが体内に送信機を埋め込むことになる。
埋め込まれた動物に投薬することにより生体信号の変化を記録解析し、薬効を検証ができる。
埋め込まれた送信機は動物の一生のデータがとれれば良いがまだそこまではできていないができるだけ長い時間動作することが望まれる。それに小型動物であるので送信機もできるだけ小さい方が望ましい。There is a demand for circuit technology with low power consumption in a small transmitter that is required to operate for a long time using a battery or the like.
For example, in the field of pharmacological research and the like, the effect can be confirmed quickly by conducting a dosing experiment on a mammal animal having a relatively fast life cycle. Rats and mice are used for the experiment.
If a transmitter is attached outside the body for detection of a biological signal, the animal itself bites it. Therefore, although the animal is burdened, the transmitter is embedded in the body.
The medicinal effects can be verified by recording and analyzing changes in biological signals by administering to implanted animals.
The embedded transmitter should only be able to capture the lifetime data of the animal, but it has not been so far, but it is desirable to operate for as long as possible. Since it is a small animal, it is desirable that the transmitter be as small as possible.

米国特許第７，２９２，８２８号US Pat. No. 7,292,828 特開２００８−１１３６３２号JP 2008-113362 A

（消費電力低減の課題）
高精度な増幅器で、大量のデータを扱える回路が開発できれば、例えば生体に埋め込まれた送信機で心電図、血圧、体温などを精度取り扱うことができ、データの記録解析を行うことができる。
小型化では例えばラットやマウスは小動物である。これらシステムの送信機には必然的に要求される事柄である。利用対象が小型のマウスの生体信号の検出には心拍数も高く、高精度の信号取得が必要である。高精度の信号はデータ量が多く、信号の周波数としても高くなる。
そこで、小型電池でも長時間動作する低消費電力でかつ、高い周波数で動作する回路が求められる。(Issues to reduce power consumption)
If a circuit capable of handling a large amount of data with a high-precision amplifier can be developed, for example, an electrocardiogram, blood pressure, body temperature, etc. can be accurately handled by a transmitter embedded in a living body, and data can be recorded and analyzed.
In miniaturization, for example, rats and mice are small animals. This is a requirement for the transmitters of these systems. Detection of a biological signal of a mouse whose use is small requires a high heart rate and high-accuracy signal acquisition. A highly accurate signal has a large amount of data and a high signal frequency.
Therefore, there is a need for a circuit that operates at a high frequency with low power consumption that operates for a long time even with a small battery.

一般に周波数が高ければ、消費電力も多くなる。また、このような送信機の副搬送波は約１００ＨＺ〜５０ｋＨＺくらいまでであるが性能向上のため基本周波数は高い方が良い。
信号としてはＨ（Ｈｉｇｈ），Ｌ（Ｌｏｗ）間を往復する回数（副搬送波の周波数）が多くなるので信号波形から説明する。電池電圧はほぼ一定のため、消費電力は消費電流と比例するので消費電流とも表現する。In general, the higher the frequency, the greater the power consumption. Further, the subcarrier of such a transmitter is about 100 Hz to about 50 kHz, but it is better that the fundamental frequency is higher for improving the performance.
As the signal, the number of times of reciprocating between H (High) and L (Low) (subcarrier frequency) increases, so that the signal waveform will be described. Since the battery voltage is almost constant, the power consumption is proportional to the current consumption, so it is also expressed as current consumption.

送信機は実験対象が小さい場合も想定し、小型の電池を組み込む。増幅には低消費電流のアナログオペアンプ（ローパワーオペアンプ）を用い増幅する。Assuming that the transmitter is a small experiment, the transmitter incorporates a small battery. Amplification is performed using an analog operational amplifier (low power operational amplifier) with low current consumption.

次に、増幅した生体信号を無線送信するには副搬送波にする。
副搬送波にするにはマイクロコンピュータを利用し、デジタル回路にて副搬送波にする方法と、単なる変調回路で副搬送波に変換する方法がある。Next, the amplified biological signal is used as a subcarrier for wireless transmission.
There are two methods for subcarriers: a method of using a microcomputer to make a subcarrier using a digital circuit, and a method of converting it to a subcarrier using a simple modulation circuit.

ここで両者の比較をすると、目的とする低消費電力送信機にはマイクロコンピュータを用いると消費電流が多い場合やＩＣチップが大きい場合もあるので一般的な変調方式とする。When both are compared here, if a microcomputer is used for the target low power consumption transmitter, the current consumption may be large or the IC chip may be large, so that a general modulation method is used.

変調回路にもローパワーオペアンプを利用した変調回路の方が消費電流は少なくなる。
ところがローパワーオペアンプ（又はオペアンプ）は一般的に出力動作が低速になってしまう。A modulation circuit using a low-power operational amplifier also consumes less current.
However, the output operation of a low power operational amplifier (or operational amplifier) is generally slow.

オペアンプの動作では出力回路に負荷が少なければ消費電流は少ない。
そこで共に消費電流の少ないデジタルＣＭＯＳＩＣ（以下ＣＭＯＳＩＣ）に接続する。In the operation of the operational amplifier, the current consumption is small if the output circuit is lightly loaded.
Therefore, both are connected to a digital CMOS IC (hereinafter referred to as a CMOS IC) with low current consumption.

（消費電力低減のための基本説明）(Basic explanation for reducing power consumption)

基本は図２の従来の回路構成である。各種自然現象や生体信号を入力アンプ１はその信号を変調レベルまで増幅する。次の変調回路２はＣＭＯＳＩＣ回路６と共に入力信号を無線周波数の副搬送波に変換する。無線回路４は電波又は磁波などに変換し、外部の受信機に各種現象や生体信号を送り出す。
この回路構成は変調回路２（図５変調回路出力電圧波形７）の出力をシュミット入力（Ｓｃｈｍｉｔｔ−ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｐｕｔ）等の図２ＣＭＯＳＩＣ６に接続している。The basic is the conventional circuit configuration of FIG. The input amplifier 1 amplifies various natural phenomena and biological signals to the modulation level. The next modulation circuit 2 converts the input signal into a radio frequency subcarrier together with the CMOSIC circuit 6. The radio circuit 4 converts it into radio waves or magnetic waves and sends various phenomena and biological signals to an external receiver.
In this circuit configuration, the output of the modulation circuit 2 (FIG. 5 modulation circuit output voltage waveform 7) is connected to the CMOS IC 6 of FIG. 2 such as a Schmitt-trigger input.

（接続するＣＭＯＳＩＣの一般的な特性について説明）
図７にデジタルＣＭＯＳＩＣの入力電圧とドレイン電流、内部抵抗特性を示す。
この特性はＮｃｈ及びＰｃｈのＭＯＳＦＥＴトランジスタの相補接続特性での入力電圧に対して、ドレイン電流及び内部抵抗（破線で描かれたグラフ）の関係を示している。
入力電圧（Ｖｉ）は図１、図２、図４、図５の７の（ｅ１）電圧に相当する。(Explanation of general characteristics of connected CMOS IC)
FIG. 7 shows the input voltage, drain current, and internal resistance characteristics of the digital CMOS IC.
This characteristic shows the relationship between the drain current and the internal resistance (graph drawn by a broken line) with respect to the input voltage in the complementary connection characteristic of the Nch and Pch MOS FET transistors.
The input voltage (Vi) corresponds to the (e1) voltage of 7 in FIGS. 1, 2, 4, and 5.

図７横軸の入力電圧（Ｖｉ）を上げてゆくとＮｃｈＭＯＳＦＥＴの内部抵抗値２６は徐々に下がり、代わりにＰｃｈＭＯＳＦＥＴの内部抵抗２７は上昇する。
ＭＯＳＦＥＴＮｃｈ，Ｐｃｈの入力電圧（Ｖｉ）とドレイン電流２２はＶＤＤと０Ｖ（ＶＳＳ）間の抵抗値から算出できる。
ほぼ中間点のＶＴ点２３で、総合抵抗値２８が最小となり、結果としてＶＴ点２３の電圧（ＬｏｇｉｃａｌＴｈｒｅｓｈｏｌｄＶｏｌｔａｇｅ）では最大のドレイン電流ＩＤＤが流れる。
ＶＴ点２３を超えると電源電圧ＶＤＤの手前までに徐々にドレイン電流ＩＤＤは減少し、ほぼゼロになる。
このドレイン電流Ｉ_ＤＤはＣＭＯＳＩＣの種類や電源電圧によって異なるが基本的に同じ特性を示す。When the input voltage (Vi) on the horizontal axis in FIG. 7 is increased, the internal resistance value 26 of the Nch MOSFET gradually decreases, and instead, the internal resistance 27 of the Pch MOS FET increases.
The input voltage (Vi) and drain current 22 of the MOS FETs Nch and Pch can be calculated from resistance values between VDD and 0 V (VSS).
The total resistance value 28 becomes the minimum at the VT point 23 that is substantially the midpoint, and as a result, the maximum drain current IDD flows at the voltage (Logical Threshold Voltage) at the VT point 23.
When the VT point 23 is exceeded, the drain current IDD gradually decreases before the power supply voltage VDD and becomes almost zero.
This drain current I _DD basically shows the same characteristics although it differs depending on the type of CMOS IC and the power supply voltage.

図５には図２従来の回路構成での波形を描いた図である。
図２の変調回路２の出力は図５の変調回路出力電圧波形７（ｅ１）とすれば、図７の２１ＣＭＯＳＩＣ入力電圧（Ｖｉ）で示す横軸となり、図９のＣＭＯＳＩＣの基本回路に相当する。入力電圧（Ｖｉ）の変化がゆっくりであるなら、図５のドレイン電流１１（Ｉ_ＤＤ２）の様な幅広い時間、図９の基本回路の初段側にドレイン電流として流れる。
（電源操作方式の課題）
現在は図１１のように生体３５に埋め込まれた送信機３６の電源をＯＮ，ＯＦＦするのにリードスイッチ３７の接点をＯＮ，ＯＦＦすることによって内蔵の電子回路で行っている。
課題として、保管時に機械的にリードスイッチ３７の接点が接触するか、近くにマグネットがあった場合、接点をＯＮしてしまうと電源が入ってしまうことがある。
それに小型化を求められているので、リードスイッチを省略する方が良い。FIG. 5 is a diagram depicting waveforms in the conventional circuit configuration of FIG.
If the output of the modulation circuit 2 of FIG. 2 is the modulation circuit output voltage waveform 7 (e1) of FIG. 5, the horizontal axis indicated by 21 CMOS IC input voltage (Vi) of FIG. 7 corresponds to the basic circuit of the CMOS IC of FIG. To do. If the change of the input voltage (Vi) is slow, the drain current flows as a drain current on the first stage side of the basic circuit of FIG. 9 for a wide time like the drain current 11 (I _DD2 ) of FIG.
(Issues with power operation method)
At present, as shown in FIG. 11, the power supply of the transmitter 36 embedded in the living body 35 is turned on and off by turning on and off the contact of the reed switch 37 with a built-in electronic circuit.
As a problem, when the contact of the reed switch 37 is mechanically contacted during storage or there is a magnet nearby, the power may be turned on if the contact is turned on.
It is better to omit the reed switch because it is required to be smaller.

（消費電力低減をするための手段）(Means for reducing power consumption)

図７の２３ＶＴ点における最大のドレイン電流Ｉ_ＤＤは変わらないが、流れる時間を少なくすれば平均消費電流を減少させることができる。Although the maximum drain current I _{DD at} the 23 VT point in FIG. 7 does not change, the average current consumption can be reduced by reducing the flowing time.

そこで図１の変調回路２の出力に高速度変換処理回路５を追加し、図４の８の様な変位時間を短くした電圧波形を作る。
この電圧波形を図１のＣＭＯＳＩＣ、３の入力にすれば図４の１０の様な短時間のドレイン電流（Ｉ_ＤＤ１）で動作する。Therefore, a high-speed conversion processing circuit 5 is added to the output of the modulation circuit 2 in FIG. 1 to create a voltage waveform with a shortened displacement time as indicated by 8 in FIG.
If this voltage waveform is input to the CMOS IC 3 of FIG. 1, it operates with a short-time drain current (I _DD1 ) as shown in FIG.

具体的回路例を図３に提案する。
高速度変換処理回路は種々の構成が考えられるが、Ｈ，Ｌ間を動作すればよいので簡単で消費電力の少ない回路とする。
回路は抵抗Ｒ１〜Ｒ５，コンデンサＣ１〜Ｃ２，トランジスタＱ１〜Ｑ２で構成された高速度変換処理回路である。
（回路構成）A specific circuit example is proposed in FIG.
Various configurations are possible for the high-speed conversion processing circuit, but it is sufficient to operate between H and L, so that the circuit is simple and consumes little power.
The circuit is a high-speed conversion processing circuit composed of resistors R1 to R5, capacitors C1 to C2, and transistors Q1 to Q2.
(Circuit configuration)

オペアンプなどからの入力はＰＮＰトランジスタＱ１、及びＮＰＮトランジスタＱ２のベース間に抵抗、コンデンサの並列接続した組み合わせの素子をそれぞれ直列に挿入接続する。
ＰＮＰトランジスタには抵抗Ｒ１，コンデンサＣ１の並列接続の組合せでベースに接続する。
ＮＰＮトランジスタには抵抗Ｒ４，コンデンサＣ２の並列接続の組合せでベースに接続する。
ＰＮＰトランジスタのベースとエミッタ間に抵抗Ｒ２を接続する。
ＮＰＮトランジスタのベースとエミッタ間に抵抗Ｒ５を接続する。
ＰＮＰトランジスタのコレクタに、抵抗Ｒ３を接続し、その先をＮＰＮトランジスタのコレクタに接続し、このコレクタが信号出力となる。
電源との接続はＰＮＰトランジスタのエミッタから＋電源供給をし、０Ｖの接地はＮＰＮトランジスタのエミッタに接続する。
図１の５高速度変換処理回路は図３高速度変換処理回路に置き換えできる。Input from an operational amplifier or the like is connected in series with a combination of resistors and capacitors connected in parallel between the bases of the PNP transistor Q1 and the NPN transistor Q2.
The PNP transistor is connected to the base by a combination of a resistor R1 and a capacitor C1 connected in parallel.
The NPN transistor is connected to the base by a combination of a resistor R4 and a capacitor C2 connected in parallel.
A resistor R2 is connected between the base and emitter of the PNP transistor.
A resistor R5 is connected between the base and emitter of the NPN transistor.
A resistor R3 is connected to the collector of the PNP transistor, and the tip is connected to the collector of the NPN transistor, and this collector becomes a signal output.
In connection with the power source, + power is supplied from the emitter of the PNP transistor, and the ground of 0 V is connected to the emitter of the NPN transistor.
The high-speed conversion processing circuit of FIG. 1 can be replaced with the high-speed conversion processing circuit of FIG.

高速度変換処理回路はＭＯＳＦＥＴのＰｃｈにＰＮＰトランジスタを、ＭＯＳＦＥＴのＮｃｈにＮＰＮトランジスタをそれぞれ入れ替える様に考えることができる。
しかし、両トランジスタのベース間に一定の電圧幅（図６，１４で示す）が必要で、ＭＯＳＦＥＴのように直接ゲート同士、接続すれば両方のトランジスタがＯＮ状態になり動作しない。
そこで両トランジスタのベース間の電圧を保持できれば良いことになるので、Ｃ１、Ｃ２のコンデンサで電圧保持を行う。
図８、図９は簡略参考図ではあるが、図８は図１のＣＭＯＳＩＣ３に相当し、図９は図２のＣＭＯＳＩＣ６に相当する。接続では抵抗を通し、Ｐチャンネル及びＮチャンネルのＦＥＴのゲート同士を接続し入力とすることができる。
（高速度変換処理回路の動作説明）
図３と図６により動作を説明する。
図３のＩＮに図６の入力電圧１２（Ｖｉ）を入力とすれば、トランジスタＱ２のベース電圧（ＶＢＥ）がＣ２のコンデンサの電荷などにより約＋０．６Ｖを越えればＱ２トランジスタＯＮする。
同時にＰＮＰトランジスタＱ１のベース電圧（ＶＥＢ）はＣ１等の電荷により逆電圧に上昇し、直ちにＯＦＦとなる。
この結果、図４，８の電圧はＬ（Ｌｏｗ）となり変位時間は減少する。The high-speed conversion processing circuit can be considered to replace the PNP transistor with the Pch of the MOSFET and the NPN transistor with the Nch of the MOSFET.
However, a constant voltage width (shown in FIGS. 6 and 14) is required between the bases of both transistors, and if the gates are directly connected to each other like a MOSFET, both transistors are turned on and do not operate.
Therefore, it is only necessary to hold the voltage between the bases of both transistors, so the voltage is held by the capacitors C1 and C2.
8 and 9 are simplified reference diagrams, FIG. 8 corresponds to the CMOS IC 3 in FIG. 1, and FIG. 9 corresponds to the CMOS IC 6 in FIG. In the connection, a resistor is passed, and the gates of the P-channel and N-channel FETs can be connected and used as an input.
(Explanation of high-speed conversion processing circuit operation)
The operation will be described with reference to FIGS.
If the input voltage 12 (Vi) of FIG. 6 is input to IN of FIG. 3, the Q2 transistor is turned on if the base voltage (VBE) of the transistor Q2 exceeds about +0.6 V due to the charge of the capacitor of C2, and the like.
At the same time, the base voltage (VEB) of the PNP transistor Q1 rises to a reverse voltage due to charges such as C1, and immediately turns OFF.
As a result, the voltage in FIGS. 4 and 8 becomes L (Low), and the displacement time decreases.

さらに入力電圧（Ｖｉ）が上昇する間、ＮＰＮトランジスタＱ２はＣ２コンデンサの電荷によりベース電流は継続的に流れ、ＯＮ状態が維持される。
一方、ＰＮＰトランジスタＱ１の入力はＣ１により逆電圧に上昇させられ、ＯＦＦ状態が続く。入力電圧（Ｖｉ）が図６のＶＤＤ付近まで上昇した後も、その状態は維持される。While the input voltage (Vi) further rises, the base current continuously flows in the NPN transistor Q2 due to the charge of the C2 capacitor, and the ON state is maintained.
On the other hand, the input of the PNP transistor Q1 is raised to a reverse voltage by C1, and the OFF state continues. Even after the input voltage (Vi) rises to near VDD in FIG. 6, the state is maintained.

入力電圧が下降する場合はＣ１のコンデンサの電荷などにより電源電圧ＶＤＤより約０．６Ｖ降下すればＰＮＰトランジスタＱ１はＯＮする。
同時にＮＰＮトランジスタＱ２のベース電圧（ＶＢＥ）はＣ２等の電荷により逆電圧に降下し、直ちにＯＦＦ状態となる。
この結果、図４の８の電圧はＨ（Ｈｉｇｈ）となり変位時間は減少する。When the input voltage drops, the PNP transistor Q1 is turned on when the voltage drops by about 0.6 V from the power supply voltage VDD due to the charge of the capacitor of C1.
At the same time, the base voltage (VBE) of the NPN transistor Q2 drops to a reverse voltage due to charges such as C2, and immediately turns off.
As a result, the voltage 8 in FIG. 4 becomes H (High), and the displacement time decreases.

この入力特性はＭＯＳＦＥＴと違い境界がはっきりしており、ベース、エミッタ間の電圧が約０．６Ｖ付近を境に、少しの電圧の変化でトランジスタがＯＮ，ＯＦＦ動作が切り替わる。Unlike the MOSFET, this input characteristic has a clear boundary, and the transistor is switched between ON and OFF operations with a slight voltage change when the voltage between the base and the emitter is about 0.6V.

但し、このままであるとＣ１，Ｃ２に蓄積された電荷は放電できないので、入力される周波数に関係する周期で放電をしなければならない。そこでそれぞれのコンデンサにＲ１，Ｒ４の放電抵抗を並列接続すると同時に、トランジスタＱ１，Ｑ２のベース電流を流す役目を果たす。
他に、Ｒ２，Ｒ５はそれぞれのトランジスタの安定動作のためベース、エミッタ間に並列接続する。
変形型としてＲ２，Ｒ５を省略してもほぼ同じ動作をするので省略回路も課題解決の対象回路とする。However, since the charges accumulated in C1 and C2 cannot be discharged if this is maintained, the discharge must be performed in a cycle related to the input frequency. Accordingly, the discharge resistors R1 and R4 are connected in parallel to the respective capacitors, and at the same time, the base currents of the transistors Q1 and Q2 are caused to flow.
In addition, R2 and R5 are connected in parallel between the base and emitter for stable operation of the respective transistors.
Even if R2 and R5 are omitted as a modified type, the operation is almost the same, so the omitted circuit is also a circuit to be solved.

図３の回路に於いて、Ｒ３はＱ１，Ｑ２のトランジスタ入力が中間電位で停止したとき、Ｑ１，Ｑ２のトランジスタがＯＮしてしまう可能性がある。その為、電流制限抵抗としてＱ１，Ｑ２のトランジスタの保護をする。図６の２０で示してある抵抗値に相当し、入力電圧（Ｖｉ）が０〜０．６Ｖ又はＶＤＤ〜ＶＤＤ−０．６Ｖを除く中間の電圧（図６の１４の範囲）になるとＱ１，Ｑ２及びＲ３を通して図６のコレクタ電流１５のような電流が流れる可能性がある。
但し、正常動作中には、図４の変調回路出力電圧７の様な信号が常に入力されているので、このような中間の状態にはならず、コレクタ電流１５は流れない。
Ｑ１，Ｑ２のトランジスタ入力のそれぞれのベース、エミッタ間の逆バイアスでの破損についてはＣ１，Ｃ２に破損させるほどの容量エネルギーがないのと一般に電池電圧が低いので破損電圧まで達しない。そこで保護ダイオードは使用しなくて良い。In the circuit of FIG. 3, when the transistor inputs of Q1 and Q2 are stopped at the intermediate potential, R3 may turn on the transistors of Q1 and Q2. Therefore, the transistors Q1 and Q2 are protected as current limiting resistors. It corresponds to the resistance value indicated by 20 in FIG. 6, and when the input voltage (Vi) becomes an intermediate voltage (range 14 in FIG. 6) excluding 0 to 0.6 V or VDD to VDD−0.6 V, Q1, A current such as the collector current 15 in FIG. 6 may flow through Q2 and R3.
However, since a signal such as the modulation circuit output voltage 7 in FIG. 4 is always input during normal operation, such an intermediate state does not occur and the collector current 15 does not flow.
Regarding the damage due to the reverse bias between the base and emitter of the transistor inputs of Q1 and Q2, the battery voltage is generally low and the damage voltage is not reached because there is no capacity energy enough to cause damage to C1 and C2. Therefore, it is not necessary to use a protective diode.

この高速度変換処理回路の動作では極性が反転してしまうため、
図１のＣＭＯＳＩＣ，３（図８に相当するＩＣ）で極性を再度反転させる。
別の方法として、図５の７，８の波形を逆転する様に、変調回路の入力を反転する方法でも可能である。
図４，図５のＣＭＯＳＩＣ出力電圧はほぼ同じであるので同一として扱う。Because the polarity is reversed in the operation of this high-speed conversion processing circuit,
The polarity is inverted again by the CMOS IC 3 in FIG. 1 (IC corresponding to FIG. 8).
As another method, a method of inverting the input of the modulation circuit so as to reverse the waveforms 7 and 8 in FIG. 5 is also possible.
Since the CMOS IC output voltages in FIGS. 4 and 5 are substantially the same, they are treated as the same.

（電源操作方法を解決するための手段）
解決手段としては図１０に示す。
生体信号を無線で送るのに通常は電波で無線信号として送る。ただし、生体内においては電波として送信ができない。そこで本装置においては磁力で生体信号を送出している。ここでは送信機の内蔵コイル３１のＬ１で生体信号を磁波として体外に送り出し、記録解析が可能な装置である。
電源制御としては電磁結合できる周波数の電流を電源制御用発信回路３３で発振させ、この周波数の電流で外部磁界用コイル３２のＬ２に通常動作より強い交流磁界を体外で発生させる。この発生磁界を送信機に近づけるど送信機３０の内蔵コイル３１のＬ１コイルに交流電圧ｅが発生する。発生した電圧は生体信号を送り出す信号よりも幅広い信号であるので電源の制御信号として検出することができる。この信号により電源のＯＮ又は、ＯＦＦの制御ができる。(Means for solving the power operation method)
The solution is shown in FIG.
In order to send a biological signal wirelessly, it is usually sent as a wireless signal by radio waves. However, it cannot be transmitted as radio waves in vivo. Therefore, in this apparatus, a biological signal is transmitted by magnetic force. Here, the L1 of the built-in coil 31 of the transmitter is a device capable of sending a biological signal as a magnetic wave outside the body and recording analysis.
As power control, a current having a frequency that can be electromagnetically coupled is oscillated by the power supply control transmission circuit 33, and an alternating magnetic field stronger than normal operation is generated outside the body in the external magnetic field coil 32 by this frequency current. As this generated magnetic field is brought closer to the transmitter, an AC voltage e is generated in the L1 coil of the built-in coil 31 of the transmitter 30. Since the generated voltage is a signal wider than the signal for sending out the biological signal, it can be detected as a control signal for the power supply. With this signal, the power can be turned on or off.

（消費電力低減）
比較結果として、消費電流は図４のドレイン電流（Ｉ_ＤＤ１）１０と、図５のドレイン電流（Ｉ_ＤＤ２）１１を比較する。高速度変換処理回路を追加した図４のドレイン電流１０は流れる時間が大幅に減少している。
結果として図１の３のＣＭＯＳＩＣでは、図２の６のＣＭＯＳＩＣのドレイン電流より５〜１０分の１程度と少なく平均の消費電流が減少する。
送信機内の他の回路は消費電力の低減化がすでに行われており、この回路の消費電流が減少することにより、小型電池でも長時間の動作ができる。
（電源操作方法）
マグネットによる直流磁界や特定の周波数以外の磁界では電源のＯＮ，ＯＦＦ状態は変化しない。
リードスイッチが無く、より小型化がしやすくなる。(Reduce power consumption)
As a comparison result, the drain current (I _DD1 ) 10 in FIG. 4 is compared with the drain current (I _DD2 ) 11 in FIG. The drain current 10 of FIG. 4 with the addition of the high-speed conversion processing circuit is greatly reduced in the flowing time.
As a result, in the CMOS IC of 3 in FIG. 1, the average current consumption is reduced to about 5 to 10 times smaller than the drain current of the CMOS IC of 6 in FIG.
The other circuits in the transmitter have already been reduced in power consumption. By reducing the current consumption of this circuit, it is possible to operate for a long time even with a small battery.
(Power operation method)
The power ON / OFF state does not change with a DC magnetic field or a magnetic field other than a specific frequency.
There is no reed switch, which makes it easier to reduce the size.

課題を解決する回路構成Circuit configuration to solve problems 従来の回路構成Conventional circuit configuration 高速度変換処理回路High-speed conversion processing circuit 課題解決の電圧、電流波形Voltage and current waveforms for solving problems 従来の電圧、電流特性Conventional voltage and current characteristics 高速度変換処理回路の信号特性Signal characteristics of high-speed conversion processing circuit 一般的なＣＭＯＳＩＣの信号特性General CMOS IC signal characteristics ＣＭＯＳＩＣの基本回路（極性反転）Basic circuit of CMOS IC (polarity inversion) ＣＭＯＳＩＣの基本回路（極性反転、無し）Basic circuit of CMOS IC (polarity inversion, none) 課題解決の電源操作方法Power supply operation method for solving problems 従来の電源操作方法Conventional power operation method

１心電図、血圧、体温などの入力アンプ
２各信号を副搬送波に変換する変調回路
３変調用のデジタルＣＭＯＳＩＣ（極性反転）
４無線信号を送るための送信回路
５高速度変換処理回路
６変調用のデジタルＣＭＯＳＩＣ
７変調回路出力電圧波形
８高速度変換処理回路出力電圧波形
９デジタルＩＣ出力電圧波形
１０ドレイン電流波形（本発明）
１１ドレイン電流波形（従来）
１２高速度変換処理回路入力電圧（Ｖｉ）
１３コレクタ電流
１４Ｑ１，Ｑ２のベース間電圧
１５コレクタ電流特性
１６ＮＰＮトランジスタのＶＢＥ電圧（ベース、エミッタ間）
１７ＰＮＰトランジスタのＶＢＥ電圧（ベース、エミッタ間）
１８Ｒ３を通した抵抗相当値
１９抵抗相当値
２０ほぼＲ３の抵抗相当値
２１ＣＭＯＳＩＣ入力電圧（Ｖｉ）
２２ドレイン電流
２３ＶＴ電圧
２４ドレイン電流特性
２５抵抗値
２６ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ抵抗値
２７ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ抵抗値
２８総合抵抗値
２９生体など
３０課題解決の送信機
３１内蔵コイル（Ｌ１）
３２外部磁界用コイル（Ｌ２）
３３電源制御用の発信回路
３４課題解決の送信回路
３５生体
３６従来の送信機
３７リードスイッチ
３８マグネット
３９従来の送信回路
４０トランジスタＶＢＥ電圧DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input amplifier, such as an electrocardiogram, blood pressure, and body temperature 2 Modulation circuit which converts each signal into a subcarrier 3 Modulation digital CMOS IC (polarity inversion)
4 Transmission circuit for transmitting radio signal 5 High-speed conversion processing circuit 6 Digital CMOS IC for modulation
7 Modulation circuit output voltage waveform 8 High-speed conversion processing circuit output voltage waveform 9 Digital IC output voltage waveform 10 Drain current waveform (present invention)
11 Drain current waveform (conventional)
12 High-speed conversion processing circuit Input voltage (Vi)
13 Collector current 14 Voltage between bases of Q1 and Q2 15 Collector current characteristic 16 VBE voltage of NPN transistor (between base and emitter)
17 VBE voltage of PNP transistor (between base and emitter)
18 Resistance equivalent value through R3 19 Resistance equivalent value 20 Resistance equivalent value of almost R3 21 CMOS IC input voltage (Vi)
22 Drain current 23 VT voltage 24 Drain current characteristic 25 Resistance value 26 Nch MOSFET resistance value 27 Pch MOSFET resistance value 28 Total resistance value 29 Living body etc. 30 Transmitter 31 for solving problems Built-in coil (L1)
32 Coil for external magnetic field (L2)
33 Transmitter circuit for power control 34 Transmitter circuit 35 for solving problems Biological body 36 Conventional transmitter 37 Reed switch 38 Magnet 39 Conventional transmitter circuit 40 Transistor VBE voltage

Claims

A conversion processing circuit including a conversion circuit for converting an analog signal into a digital signal,
In the conversion circuit, an analog signal is input to each base of the PNP transistor and the NPN transistor through a parallel circuit of a resistor and a capacitor,
A signal conversion processing circuit for connecting a collector of the PNP transistor and the NPN transistor and outputting a digital signal.

An input amplifier that amplifies a biological signal, a modulation circuit that converts an output signal of the input amplifier into a subcarrier of a radio frequency, a modulation circuit that converts an output signal of the modulation circuit into a radio wave transmitted to an external receiver, and the like A signal conversion processing circuit interposed between the modulation circuit and the modulation circuit,
The signal conversion processing circuit inputs an analog signal to each base of the PNP transistor and the NPN transistor via a parallel circuit of a resistor and a capacitor,
A transmitter comprising a signal conversion processing circuit, wherein the collector of the PNP transistor and the NPN transistor are connected and a digital signal is output.