I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   2 A p r il   201 9 ,   p p .   9 0 2 ~9 0 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 2 . pp 902 - 9 0 8          902       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   New  activ e diode w ith  bul k  regula ti o n t ra nsis tors  an d it a pplica tion to in t eg ra ted  v o ltag e re ctif ier  circ uit       Ry o ichi M i y a uchi 1 ,   K o ichi T a nn o 2 ,   H iro k i Ta m u ra 3   1 In terd isc ip l in a ry   G ra d u a te S c h o o o f   A g ri c u lt u re   a n d   En g in e e ri n g ,   Un iv e rsit y   o f   M i y a z a k i ,   Ja p a n   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   S y s tem s E n g in e e rin g ,   In stit u te o f   Ed u c a ti o n   a n d   Re se a rc h   f o En g in e e rin g ,     Un iv e rsit y   o f   M i y a z a k i,   Ja p a n   3 De p a rtme n o f   En v iro n m e n tal  Ro b o ti c s,  Un iv e rsity   o f   M i y a z a k i ,   J a p a n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   27 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Oct   29 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   No v   22 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e d e sc rib e n e w   a c ti v e   d io d e   w it h   b u lk   re g u latio n   tran sist o rs  a n d   it a p p li c a ti o n   to   th e   i n teg ra ted   v o lt a g e   re c ti f ier  c ircu it   f o a   b io lo g i c a sig n a l   m e a su re m e n sy ste m   w it h   s m a rt p h o n e .   T h e   c o n v e n ti o n a a c ti v e   d io d e   w it h   BRT   h a th e   d e a d   re g io n   w h ich   c a u se lea k   c u rre n t,   a n d   t h e   o u tp u v o lt a g e o f   th e   a p p li c a ti o n   (e . g .   v o lt a g e   re c ti f ier  c ircu it d e c re a se .   In   o rd e to   o v e rc o m e   th e se   p ro b lem ,   we   p ro p o se   n e w   a c ti v e   d io d e   w it h   BRT   w h ich   u se th e   c o n tr o sig n a f ro m   th e   c o m p a ra to o f   a c ti v e   d io d e   to   e li m in a te  th e   d e a d   re g io n .   Ne x w e   a p p ly   th e   p ro p o s e d   a c ti v e   d io d e   w it h   BRT   to   th e   in teg ra ted   v o lt a g e   re c ti f ier  c ircu it .   T h e   p ro p o se d   a c ti v e   d i o d e   w it h   BRT   a n d   v o l tag e   re c ti f ier   c ircu it   w e re   fa b rica ted   u sin g   0 . 6   m   sta n d a rd   CM OS  p ro c e ss .     F ro m   e x p e ri m e n tal  re su lt s,  th e   p ro p o se d   a c ti v e   d io d e   w it h   BRT  e li m in a tes   th e   d e a d   re g io n   p e rf e c tl y ,   a n d   th e   p ro p o se d   v o lt a g e   re c ti f ier   c ircu it   g e n e ra te s   +   2 . 8 6   V   ( p o sit iv e   sid e a n d   -   2 . 7 0   V   ( n e g a ti v e   sid e u n d e th e   c o n d it io n   t h a th e   a m p li tu d e   a n d   f re q u e n c y   o f   t h e   in p u sin u so id a sig n a a re   1 . 5   V   a n d   1 0   k Hz ,   re sp e c ti v e l y ,   a n d   th e   l o a d   re sista n c e   is 1 0   k .   K ey w o r d s :   A cti v d io d e   B u lk   r eg u latio n   tr an s is to r   Vo ltag r ec tifie r   cir cu it   Co p y rig h ©   2 0 1 9   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ko ich i T an n o   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   S y s te m s   E n g i n ee r in g ,     I n s tit u te  o f   E d u ca tio n   a n d   R es ea r ch   f o r   E n g in ee r i n g ,     Un i v er s it y   o f   Mi y az ak i,     1 - 1   Gak u e n k ib an ad ai - Ni s h i,  Mi y az a k i 8 8 9 - 2 1 9 2 ,   J ap an .   E m ail: ta n n o @ cc . m i y az a k i - u . ac . j p       1.   I NT RO D UCT I O   I m p r o v in g   th q u ali t y   o f   li f an d   in cr ea s i n g   h ea lt h s p an   i s   b ec o m g lo b al  co n ce r n   an d   ch alle n g e s ,   th er ef o r e,   m ea s u r in g   t h o w n   v ital  d ata  i s   n ec e s s ar y   f o r   m a n ag e m e n o f   h ea l th   o n   d ail y   b asi s .     Ma n y   r e s ea r ch er s   f o cu s   o n   r e alizin g   t h b io lo g ic al  s i g n al  m ea s u r e m e n s y s te m s   [ 1 ] - [ 7 ] .   Ou r   r esear ch   g r o u p   tr ies  to   r ea lize  th b atter y   less   m ea s u r e m e n s y s te m   f o r   b io lo g ical  s i g n a ls   b y   u s in g   s m ar tp h o n e.   T h is   s y s te m   p o s itiv el y   u s th f u n ct io n   o f   s m ar tp h o n e,   w h ic h   ar th e   ea r p h o n o u tp u a n d   th m ic r o p h o n in p u w i th   A / co n v er ter .   I n   d etail,   t h c o n d itio n i n g   o f   t h b io lo g ical  s ig n a is   d o n e   b y   a n   a m p l if ier   an d   f i lter ,   an d   t h is   s ig n al  i s   i n p u t ted   th r o u g h   t h e   m icr o p h o n ter m i n al  o f   t h s m ar tp h o n e.   T h is   a n alo g   s i g n al  is   co n v er ted   to   d ig ital  s i g n a b y   A /D   co n v er t er   b u ilt - i n   a   s m ar tp h o n e   a n d   t h is   s i g n al  i s   a n al y ze d   b y   t h a p p licatio n   p r o g r a m   o n   th s m ar tp h o n e.   O n   th o t h er   h a n d ,   th o u ter   cir cu it s   f o r   co n d itio n in g   t h an alo g   s i g n al  ar n ee d ed   th e   s u p p l y   v o ltag e.   T h s u p p l y   v o ltag es  ar g e n er ated   b y   th s m ar tp h o n a s   f o llo w s .   T h s i n u s o id al  s i g n al s   ar e   g en er ated   b y   ap p licatio n   p r o g r a m   o n   t h s m ar tp h o n a n d   its   s i g n al s   ar o u tp u tted   th r o u g h   th ea r p h o n e   ter m i n al.   T h ese  s in u s o id al  s i g n als   ( AC   s i g n al s )   ar co n v er te d   to   DC   v o ltag e s   u s i n g   v o lt ag r ec ti f ier   cir cu it  d esig n ed   b y   o u r   r esear ch   g r o u p .   T h v o ltag r ec tif ier   c ir cu it  co n s is t s   o f   d io d es,  an d   in   m a n y   ca s es,     th p ar asit ic  d io d es  o f   MO SF E T   ar u s ed   f o r   in teg r ated   v e r s io n .   I n   t h i s   w a y ,   t h p r o p o s ed   s y s te m   ca n   b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       N ew a ctive   d io d w ith   b u lk  r eg u la tio n   tr a n s is to r s   a n d   its   a p p lica tio n   to   in te g r a ted …  ( R yo ich i Miya u ch i )   903   co n n ec ted   to   s ig n al  co n d itio n in g   cir c u its   t h r o u g h   t h ea r p h o n an d   m icr o p h o n ter m i n als  o n l y .   Ho w e v er ,     th co n v e n tio n a v o ltag r ec t if ier   cir c u it  h as   d is ad v a n ta g e s .   T h d io d es  h a v p o ten t i al  b ar r ier   w h ich   is   ap p r o x im a tel y   0 . 7   V,   t h er ef o r e,   u s in g   p ar asit ic  d io d es  i s   d i f f icu l to   ap p l y   f o r   th e   lo w   v o ltag ap p licatio n s .   Fu r t h er m o r e,   in   th ca s o f   u s in g   t h p ar asit ic  d io d es  o f   M OSFET ,   th b u lk   ter m i n al  o f   MO SF E T   s h o u ld   b co n n ec ted   to   V SS   ( o r   lo w est   v o ltag e s   o f   t h cir c u it),   h o wev er ,   s i n ce   th e   in p u o f   t h p ar asit ic  d io d es  o f   MO SF E T   is   s i n u s o id al  s i g n al  in   m an y   ca s e s ,   th p o lar   o f   t h e   in p u s i g n al  i s   c h an g ed   ev er y   s ec o n d .   I n   o r d er   to   th ese   p r o b lem s ,   t h ac ti v d i o d w it h   b u lk   r eg u latio n   tr an s is to r s   ( B R T )   w a s   p r o p o s ed   [ 8 ] - [ 1 0 ] .   Ho w e v er ,     th co n v e n tio n a ac ti v d io d w ith   B R T   h as  th d ea d   r eg io n   t h at  t h o u tp u v o lta g i s   i n d eter m in ate   v al u e.   T h er ef o r e,   th leak   c u r r en i s   o cc u r r ed   in   t h co n v e n tio n al  ac tiv d io d w it h   B R T .   As  t h r es u lts ,   t h e   p er f o r m a n ce   o f   t h ap p licatio n   cir c u it  u s in g   t h co n v e n tio n al  ac ti v e   d io d w i th   B R T   s u ch   as   t h o p er atio n   r an g e,   cu r r e n t c o n s u m p tio n   et c   d eg r ad es.    I n   th i s   r esear ch ,   w p r o p o s n e w   ac ti v d io d w it h   B R T   f ir s tl y .   T h p r o p o s ed   ac tiv d io d w it h   B R T   ca n   b r e alize d   ad d in g   an   i n v er ter   to   co n v en t io n al  o n a n d   h a s   n o   d ea d   r eg io n .   N ex t,  w e   p r o p o s th n e w   in te g r ated   v o ltag r ec ti f ie r   cir cu it  u s i n g   t h p r o p o s ed   ac tiv d io d w i th   B R T .   T h p r o p o s ed   cir cu its   w er e   i m p le m en ted   b y   u s i n g   1 - p o ly ,   3 - m e tal,   s i n g le  n - w ell,   0 . m   C MO p r o ce s s .   T h ef f ec tiv e n e s s   o f   t h e   p r o p o s ed   cir cu its   ar s h o w n   in   th is   p ap er   th r o u g h   t h ex p er i m en tal  r esu lts .       2.   CO NVEN T I O NA L   AC T I V E   DIOD E   WI T H   B RT   Fig u r 1   s h o w s   th cir cu i s c h e m a tic  o f   co n v e n tio n al  ac tiv d io d e   w ith   B R T   w h ich   is   c o n s is ted   o f   th r ee   MO S FET s   an d   o n co m p ar ato r   [ 8 ] - [ 1 0 ] T h o p er atio n   o f   th e   ac ti v d io d w i th   B R T   s h o w n   i n   F ig u r e   1   is   d if f er en t in   th t w o   v o lta g r an g e s   th a t a r V A   V B   an d   V A   V B ,   w h er V A   is   ter m i n al  v o l tag o f   an d   V B   i s   ter m i n al  v o lta g o f   B .     I n   th ca s o f   V A   V B ,   t h ter m i n als  an d   B   ar b ec o m e   th e   s o u r ce   a n d   d r ain   ter m i n als   r esp ec tiv el y .   A s   t h r es u lts ,   th o u tp u t   o f   co m p ar ato r   b ec o m es h ig h ,   t h e n   M 1   t u r n s   o f f ,   a n d   M 2   a n d   M 3   t u r n   o n   an d   o f f   r esp ec ti v el y .   T h er ef o r th ter m i n al  C   is   co n n ec te d   to   ter m i n al  A   ( it  i s   in d icat ed   th b u lk   o f   M 1   co n n ec to   o w n   s o u r ce   ter m in al) .   I n   th ca s o V A   V B ,   th ter m i n al s   A   an d   B   ar b ec o m th d r ain   a n d   s o u r ce   ter m i n als  r esp ec ti v el y .   A s   t h r esu l ts ,   th o u tp u o f   co m p ar ato r   b ec o m es  lo w ,   th en   M 1   t u r n s   o n ,     M 2   an d   M 3   t u r n   o f f   a n d   o n   r esp ec tiv el y .   T h er ef o r e,   th ter m i n al  C   i s   co n n ec ted   to   o w n   s o u r ce   t er m i n al.     Fro m   t h ab o v e x p la n atio n ,   th ter m i n al  C ,   w h ic h   i s   b u l k   ter m i n al  o f   M 1 ,   is   al w a y s   co n n ec ted   to   o w n   s o u r ce   ter m in al.   I n   t h i s   w a y ,   t h lea k   c u r r en t   th r o u g h   t h b u lk   ter m i n al   ( th p ar a s itic  d io d es  o f   M 1   ca n   b p r ev en ted .   T h at  is   to   s a y ,   th co n v e n tio n al  ac tiv e   d io d e   w ith   B R T   b eh av es  li k d io d e   w ith   t h e   th r es h o ld   v o ltag o f   0   V.   Ho w e v er ,   th co n v e n tio n al  ac t iv d io d w it h   B R T   s h o w n   in   Fig u r e   1   h as  p r o b le m   i n   th s w itc h in g   o p er atio n   o f   M 2   an d   M 3 .   B ec au s Vi n   is   AC   s i g n al  ( s i n u s o id al  w av e) ,   M 1   a n d   M 3   o p er ate  n o o n l y   s tab le  s tates  o f   ON  a n d   OFF  b u al s o   in   t h tr an s itio n al  r eg io n   ( d ea d   r eg io n )   w h ic h   is   n o O an d   OFF  s tate s .     T h at  is   to   s a y ,   t h v o ltag o f   t er m in a C   ( V C )   is   a n   i n d eter m i n ate  v a lu i n   t h d ea d   r eg io n   an d   th d ea d   r eg io n   is   d ep en d   o n   th t h r esh o ld   v o l tag o f   MO SF E T   ( V T ) .             Fig u r 1 .   C o n v e n tio n al  ac ti v d io d w it h   B R T       3.   P RO P O SE AC T I V E   DIO DE   WI T H   B RT   Fig u r 2   s h o w s   th c ir cu it  s ch e m atic  o f   th p r o p o s ed   ac tiv e   d io d w i th   B R T .   I n   o r d er   to   o v er co m e   th d ea d   r eg io n ,   t h e   o u tp u o f   th e   co m p ar ato r   ( V comp )   is   u s e d   f o r   t h s w itc h in g   s i g n al  o f   M 2   a n d   M 3   b ec au s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   9 0 2   -   9 0 8   904   Vco m p   d o es  n o o u tp u v o lt ag in   t h d ea d   r eg io n   b u o u t p u ts   t h d ig ital  s ig n al  o f   Hi g h   ( V DD )   o r   L o w   ( V SS ) .   I n   th ac t u al  d esi g n ,   a n   in v er te r   is   ad d ed   f o r   th s w itc h i n g   co n tr o l o f   M 2 ,   as s h o w n   in   F ig u r e   2   T h o p er atio n   o f   th e   p r o p o s ed   ac tiv d io d w it h   B R T   is   al m o s s a m e   w it h   co n v e n t io n al  o n e .     T h d if f er en t ial  o f   t h o p er ati o n   o f   t h p r o p o s ed   an d   co n v en tio n al  c ir cu it s   is   s w itc h i n g   o f   B R T .   V comp   is   a   d ig ital  s i g n al,   th er e f o r th g a te  v o ltag e s   o f   M 2   an d   M 3   ar also   d ig ital  s ig n al.   A s   t h r es u lts ,   M 2   a n d   M 3   tu r n   ON  o r   OFF in   t h m o m en t.  I n   th is   w a y ,   w ca n   o v er co m th d ea d   r eg io n   p r o b lem .             Fi g u r 2 .   P r o p o s ed   a ctiv d io d w it h   B R T       4.   AP P L I CA T I O T O   I N T E G RAT E VO L T A G E   R E C T I F I E C I RCU I T   Fig u r 3   s h o w s   t h ci s r cu i s ch e m a tic  o f   th e   co n v en t io n al   v o lta g r ec ti f ier   cir cu it   [ 8 ] - [ 10] .   T h is   cir cu it  h as   t w o   f u n ctio n s ;   o n e   is   co n v er s io n   o f   t h AC   v o lt ag es  to   th e   DC   v o lta g es   an d   t h o th er   is   v o lta g d o u b ler .   T h er ef o r e,   th o u tp u t   v o lta g o f   th is   cir c u it  b ec o m es  t h t w ice   DC   v o lta g o f   t h a m p lit u d o f   th e   in p u t   s i n u s o id al  s i g n al  id ea ll y .   As  s h o w n   i n   Fi g u r e   3 ,   th ci r cu it  co n s is t s   o f   f o u r   d io d es  a n d   f o u r   ca p ac ito r s .     T h is   cir cu it  o p er ates  a s   f o llo w s .   D 1   a n d   C 2   co n s t itu te  t h e   w e ll - k n o w n   h al f - w a v v o lta g r ec ti f ier   cir cu i t.    T h v o ltag r ec tif ier   cir cu it  with   v o lta g d o u b ler   ca n   b r ea lized   b y   ad d in g   to   D 2   an d   C 1 .   B y   ad d in g   D 2   an d   C 1 ,   in   th n e g ati v h al f   c y cle  o f   th in p u s i n u s o id al  s i g n al,   C 1   is   c h ar g ed   a n d   in   th n e x p o s itiv h al f   c y cle,   C 2   is   c h ar g ed   w it h   ad d in g   t h v o lt ag o f   C 1 .   As  t h r es u lt s ,   th p o s iti v v o ltag d o u b le r   ca n   b ac h ie v ed .     I n   th s a m w a y ,   th cir c u it  o f   t h b o tto m   s id in   t h v o ltag r ec tif ier   cir cu it  s h o w n   in   Fi g u r e   3   also   o p er ates  as  th e   n e g ati v v o ltag e   d o u b ler   b ec au s t h cir c u it  h as  c o m p le m e n tar y   s tr u ctu r o f   t h u p p er   s id o n e.   Ho w e v er ,   th o u tp u t   v o lta g o f   t h is   c ir cu it  is   d ec r ea s e   b ec au s t h d io d es  h as  th r es h o ld   v o lta g e.   Fu r t h er m o r e,   th e   p r o b le m s   o f   th s tab le  o p er atio n   an d   lea k   cu r r en ts   r e m ai n   ev e n   i f   th c o n v e n tio n al  ac tiv e   d io d w it h   B R T   is   e m p lo y ed   i n   s tead   o f   d io d s h o w n   i n   Fi g u r e   3   Fig u r 4   s h o w s   t h cir c u it  s ch e m a tic  o f   t h p r o p o s ed   v o ltag r ec ti f ier   c ir cu it.  I n   t h Fig u r e   4   th p r o p o s ed   ac tiv e   d io d w i th   B R T   is   e m p lo y ed   i n   o r d er   to   o v er co m e   t h ab o v p r o b le m s .   T h v o lta g e   r ec tif ier   cir c u it  i s   r ea lized   b y   r ep lacin g   f o u r   d io d es  w i th   th p r o p o s ed   ac tiv d io d w it h   B R T   an d   th e   co n v e n tio n al   ac ti v d io d w it h   B R T .   B ec au s t h p r o p o s ed   cir cu it i s   d esi g n ed   b y   u s in g   s i n g le   n - w e ll p r o ce s s ,   th p r o p o s ed   ac tiv d io d w i t h   B R T   is   ap p lied   to   D 2   an d   D 3   an d   t h co n v en tio n al  ac tiv d io d is   ap p lied   to   D 1   an d   D 4 .   On   t h o th er   h a n d ,   th p r o p o s ed   cir cu it  ca n   b d iv id ed   to   tw o   cir c u it  b lo ck s   as  m e n tio n ed   p r ev io u s l y p o s itiv a n d   n eg at iv v o lta g d o u b ler s .   T h er ef o r e,   w ca n   r ed u ce   th n u m b er   o f   th co m p ar ato r s   b ec au s t h o u tp u t   s ig n als   o f   co m p ar ato r s   ca n   b s h ar ed   s in ce   t h e   cir cu it   b lo ck s   o f   p o s itiv e   an d   n e g ati v e   v o ltag d o u b ler s   h a v co m p l e m en tar y   s tr u ct u r ea ch   o th er .   T h is   co n tr ib u te s   th r ed u cti o n   o f   th ch ip   ar ea   an d   p o w er   co n s u m p t io n .     I n   t h p r o p o s ed   cir cu it,  t w o   d io d es  ca n   b r ep lace d   w ith   th p r o p o s ed   ac tiv d io d es  w it h   B R T ,   h o w ev er ,   t h r e m ai n   t w o   d io d es  ca n n o b r ep lace d   as  m e n ti o n ed   p r ev io u s l y .   T h er ef o r e,   th o u tp u v o ltag o f   th p r o p o s ed   r ec tif ier   cir cu it  i s   s li g h tl y   d ec r ea s co m p ar ed   w it h   t h id ea o u tp u t.  Ho w e v e r ,   th o u tp u v o lta g e   o f   Fig u r e   4   is   d r asti ca ll y   i m p r o v ed   as c o m p ar ed   w it h   th at  o f   Fig u r e   3 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       N ew a ctive   d io d w ith   b u lk  r eg u la tio n   tr a n s is to r s   a n d   its   a p p lica tio n   to   in te g r a ted …  ( R yo ich i Miya u ch i )   905       Fig u r 3 .   C o n v e n ti n al  v o ltag r ec tif ier   cir cu it         F ig u r 4 .   P r o p o s ed   v o ltag r ec tif ier   cir cu it       5.   SI M UL AT I O A ND  E XP E RIM E NT AL   R E S UL T S   T h p r o p o s ed   ac t iv d io d w i th   B R T   s h o w n   i n   Fi g u r e   2   a n d   th p r o p o s ed   r ec tif ier   cir cu i s h o w n   i n   Fig u r e   4   w er d esig n ed   an d   f ab r icate d   b y   u s i n g   1 - p o l y ,   3 - m etal,   s i n g le  n - w el l,  0 . 6 m   C MO p r o ce s s .     T h d esig n   p ar a m eter s   ar li s t ed   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Desig n   Val u o f   E ac h   Dev ices   I t e m   V a l u e   C h a n n e l   W i d t h   ( m)   /   C h a n n e l   L e n g t h   ( m)   o f   M 1 M 2 M 5 M 8   4 0   /   1   ( 1 0 * )   C h a n n e l   W i d t h   ( m)   /   C h a n n e l   L e n g t h   ( m)   o f   M 1 M 2 M 5 M 8   1 0   /   1   ( 2 * )   C 1     C 4   ( F)   4 . 7   V DD  (V)   2 . 5   V SS   (V)   - 2 . 5   A mp l i t u d e   o f   V in   (V)   1 . 5   F r e q u e n c y   o f   V in   ( k H z )   10   *   T h i s v a l u e   me a n s   t h e   n u m b e r   o f   p a r a l l e l   c o n n e c t i o n   o f   M O S F ET .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   9 0 2   -   9 0 8   906   Fig u r 5   s h o w s   p h o to g r ap h   o f   th p r o p o s ed   v o ltag r ec ti f ier .   T h ar ea   is   3 0 5   m   $ \ ti m es$   3 5 5   m .   Firstl y ,   w co n f ir m ed   th I - ch ar ac ter is tic s   o f   t h p r o p o s ed   an d   co n v e n tio n al  ac ti v d io d es  s h o w n   i n   F ig u r e   1   an d   2 ,   r esp ec tiv el y .   As  th r esu lt s ,   w co n f ir m ed   th th r es h o ld   v o ltag o f   b o th   cir cu it s   ar th s a m an d   it s   v alu eq u als  0 .   Fi g u r 6   s h o w s   th D C   tr an s f er   c h ar ac ter is tics   o f   t h t h co n v en t io n al  an d   p r o p o s ed   ac tiv d io d w it h   B R T .   I n   th Fi g u r e   6 ,   th v er tical  an d   h o r izo n tal  ax e s   m ea n   V C   an d   th e   in p u v o ltag V in r esp ec tiv el y .   Fro m   t h i s   ex p er i m en tal  r es u lts ,   t h d ea d   r eg io n   ex is i n   t h co n v en tio n al  cir cu its   a n d   it s   r an g is   f r o m   - 0 . 6   to   0 . 6 V.   I n   co n tr ast  t h r es u lt s ,   w e   ca n   co n f ir m ed   t h at  t h d ea d   r e g io n   is   p er f ec tl y   eli m i n ated   i n   th p r o p o s ed   o n e.   Fig u r 7   s h o w s   t h o s cillo s co p p h o to g r a p h   o f   th p r o p o s ed   v o ltag e   r ec tif ier   cir cu i I n   th i s   ex p er i m e n t,  t h a m p lit u d a n d   f r eq u e n c y   o f   V in   w er 1 . 5   an d   1 0   k Hz,   r esp ec ti v el y ,   an d   R OUT   =   1 0   k Fro m   th is   g r ap h ,   w ca n   f i n d   th p r o p o s ed   v o ltag r ec tif ier   cir cu it  g e n er ate  t h p o s iti v a n d   n e g ati v p o w er   s u p p l y   v o ltag e s ,   a n d   its   v al u es   ar +2 . 8 8   an d   - 2 . 7 2   V.               Fig u r 5 .   P h o to g r ap h   o f   th p r o p o s ed   v o ltag r ec tif ier   cir cu it     Fig u r 6 .   R elatio n   b et w ee n   V C   an d   Vi n           Fig u r 7 .   Oscill o s co p p h o to g r ap h   o f   th p r o p o s ed   v o ltag r ec tif ier   cir cu i t       6.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   n e w   ac ti v d io d w ith   B R T   an d   its   ap p licatio n   to   in teg r ated   v o ltag r ec ti f ier   cir cu it  h av b ee n   p r o p o s ed .   W co u ld   co n f ir m ed   th at   th p r o p o s ed   ac tiv d io d w ith   B R T   ca n   eli m i n ate  th d ea d   r eg io n   p er f ec tl y .   A d d itio n al l y ,   its   ap p licatio n   to   in teg r ated   v o ltag r ec ti f ier   cir cu it  ca n   r ed u ce   th ch ip   ar ea   an d   th p o w er   co n s u m p tio n   b y   s h ar in g   t h o u tp u v o ltag e   o f   co m p ar ato r ,   f u r th er m o r e,   t h ch ip   ar ea   an d   t h e   o u tp u v o l tag o f   th p r o p o s ed   v o ltag r ec ti f ier   cir cu it  ar 3 0 5   m   $ \ ti m es$   3 5 5   m   an d   +2 . 8 6   ( p o s itiv e   s id e)   an d   - 2 . 7 0   7 ( n eg ativ s id e) ,   r esp ec tiv el y .     Fu t u r w o r k   is   to   ap p ly   th s tar t u p   m et h o d   f o r   th p r o p o s ed   v o ltag r ec tif ie r   cir cu it.     I n   t h e x p er i m e n s h o w n   i n   F ig u r e   7 ,   ex ter n al  b atter y   w as   u s ed   f o r   p o w er   s u p p l y   v o lta g o f   t h co m p ar ato r   an d   in v er ter .   Ho w e v er ,   o u r   g o al  is   to   o p er ate  w it h o u ex ter n al  b atter y ,   t h er ef o r w s h o u l d   tr y   to   i m p r o v f o r   th s el f - s tar t u p   o f   th p r o p o s ed   v o ltag r ec tifie r   cir cu it.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       N ew a ctive   d io d w ith   b u lk  r eg u la tio n   tr a n s is to r s   a n d   its   a p p lica tio n   to   in te g r a ted …  ( R yo ich i Miya u ch i )   907   ACK NO WL E D G E M E NT S   T h is   w o r k   i s   s u p p o r ted   b y   V L SI  Desi g n   an d   E d u ca tio n   C e n t er   ( VDE C ) ,   th e   U n iv er s it y   o f   T o k y o   i n   co llab o r atio n   w ith   S y n o p s y s ,   I n c.   an d   C ad en ce   Desig n   S y s te m s ,   I n c.   I   h av h ad   th s u p p o r f r o m   Mr s .   T ak k ak o   T o y a m a n d   Mr .   Ma s a y u k i U ch i h ar a.       RE F E R E NC E S   [1 ]   T .   P ra y o g a ,   J.  A b ra h a m ,   B e h a v io ra In ten ti o n   t o   Us e   Io T   He a lt h   De v ice T h e   Ro le  o f   P e rc e iv e d   Us e f u ln e ss ,   F a c il it a ted   A p p ro p riatio n ,   Big   F iv e   P e rso n a li ty   T ra it s,  a n d   Cu lt u ra V a lu e   Orie n tati o n s,”   IAE S   In ter n a t io n a l   J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o .   4 ,   A u g .   2 0 1 6 .   [2 ]   J.W .   Lee ,   e a l. ,   Us e r   A n a l y si M e c h a n ism b a se d   M o b il e   F i tn e ss   S y ste m ,   IAE S   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   El e c trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o .   6 ,   De c .   2 0 1 6 .   [3 ]   G .   Ore c c h in i,   e a l. ,   W e a ra b le  b a tt e ry - f r e e   a c ti v e   p a p e p rin ted   RF ID  tag   w it h   h u m a n - e n e rg y   sc a v e n g e r' ' ,   M icr o wa v e   S y mp o siu m Di g e st ,   p p .   6 6 - 7 0 ,   Ju n e   2 0 1 1 .   [4 ]   N.  T .   D a n g ,   e a l. ,   UH F   we a ra b le  b a tt e ry   f re e   se n so m o d u le  fo a c ti v it y   a n d   f a ll in g   d e tec ti o n ,   En g in e e rin g   i n   M e d icin e   a n d   Bi o lo g y   S o c iety ,   p p .   4 8 1 2 - 4 8 1 5 ,   A u g .   2 0 1 6 .   [5 ]   T .   Hilb e l,   e a l . ,   Co r/ lo g   BA BT   a   w e a r a b le  b a tt e ry   p o we re d   m He a lt h   d a ta  lo g g e a n d   tele m e tr y   u n it   f o m u l ti p le  v it a sig n   m o n it o rin g ,   Co m p u t in g   in   Ca rd io l o g y   C o n fer e n c e ,   p p .   2 7 3 - 2 7 6 ,   S e p t.   2 0 1 6 .   [6 ]   Q.  Hu a n g ,   e a l. ,   Ba tt e r y - f r e e   se n sin g   p latf o r m   f o we a ra b le  d e v ice s :   T h e   s y n e r g y   b e twe e n   t w o   f e e t ,   IEE In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   C o mp u ter   Co mm u n ica ti o n s ,   p p .   1 - 9 ,   A p ril   2 0 1 6 .   [7 ]   G .   Z.   Y a n g ,   B.   M .   G .   Ro sa ,   w e a ra b le  a n d   b a tt e r y - les s   d e v ic e   f o a ss e s sin g   sk in   h y d ra ti o n   lev e u n d e d irec t   su n li g h t   e x p o su re   w it h   u lt ra v io l e in d e x   c a lcu latio n ,   IEE E   W e a ra b le  a n d   Imp la n ta b le  B o d y   S e n so Ne two rk s   p p .   2 0 1 - 2 0 4 ,   M a rc h   2 0 1 8 .     [8 ]   D.  M a u ra th ,   e a l . ,   Hig h ly   e fficie n in teg ra ted   re c ti f ier  a n d   v o lt a g e   b o o sti n g   c ircu it f o e n e rg y   h a rv e stin g   a p p li c a ti o n s,”   Ad v a n c e s in   Ra d io   S c ien c e , v o l.   6 ,   p p .   2 1 9 - 2 2 5 ,   2 0 0 8 .   [9 ]   C.   P e ters ,   e a l. ,   A   S u b - 5 0 0   m V   Hig h ly   Eff icie n A c ti v e   Re c ti f ier  f o E n e rg y   Ha rv e stin g   A p p li c a ti o n s,”   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Circ u it a n d   S y st e ms ,   v o l.   5 8 ,   n o .   7 ,   p p .   1 5 4 2 - 1 5 4 9 ,   2 0 1 1 .   [1 0 ]   Y.  Ra o ,   D.  P .   A rn o ld ,   A n   A C/DC  V o lt a g e   Do u b ler  w it h   Co n f ig u ra b le  P o w e S u p p ly   S c h e m e f o V ib ra ti o n a En e rg y   Ha rv e stin g ,   IEE Ap p li e d   Po we r E l e c tro n ics   Co n fer e n c e   a n d   Exp o siti o n ,   p p .   2 8 4 4 - 2 8 5 1 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   T .   Leh m a n n ,   Y.  M o g h e ,   On - C h ip   A c ti v e   P o w e Re c ti f ier f o Bio m e d ica A p p li c a ti o n s,”   IEE In ter n a ti o n a l   S y mp o si u m o n   Circ u it a n d   S y ste ms , v o l.   1 ,   p p .   5 2 4 - 5 2 7 ,   2 0 0 5 .   [1 2 ]   E. Da ll a g o ,   e a l. ,   A c ti v e   A u to n o m o u A C - DC  Co n v e rter   f o P i e z o e lec t ric  En e rg y   S c a v e n g in g   S y ste m s,”   IEE E   Cu sto m I n teg ra te d   Circ u it s C o n fe re n c e ,   p p .   5 5 5 - 5 5 8 ,   2 0 0 8 .   [1 3 ]   G .   G o ss e t,   D.  F lan d re ,   A   v e r y   h ig h   e ff icie n c y   u lt ra - lo w - p o w e 1 3 . 5 6   M Hz   v o lt a g e   re c ti f i e i n   1 5 0 n m   S OI  CM OS,   IEE I n ter n a ti o n a S y m p o siu m   o n   Ra d i o - Fre q u e n c y   In te g ra ti o n   T e c h n o lo g y ,   p p .   3 4 7 - 3 5 0 ,   2 0 0 9 .   [1 4 ]   D.  Ka ro lak ,   e a l. ,   De si g n   Co m p a riso n   o f   L o w - P o w e Re c ti f i e rs  De d i c a ted   to   RF   En e rg y   Ha rv e stin g ,   IEE In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   E lec tro n ics ,   Circ u i ts,  a n d   S y ste ms ,   p p .   5 2 4 - 5 2 7 ,   2 0 1 2 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       W a b o rn   i n   Ka g o sh im a ,   Ja p a n ,   o n   M a rc h   3 r d ,   1 9 8 6 .   He   re c e iv e d   B.   E.   a n d   M .   E.   d e g re e f ro m   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o M i y a z a k i,   M i y a z a k i,   Ja p a n ,   in   2 0 0 8   a n d   2 0 1 0 ,   re sp e c ti v e l y .   He   is  c u rre n tl y   stu d y in g   to   g e t   D r.   En g .   d e g re e   a Un iv e rsit y   o f   M iy a z a k i.   F ro m   2 0 1 0   to   2 0 1 5 ,   h e   jo in e d   th e   Hitac h UL S S y st e m Co . ,   L td . ,   T a c h ik a w a ,   Ja p a n .   He   w a e n g a g e d   in   d e v e lo p m e n o a p p li c a ti o n   so f tw a re   f o W in d o ws   a n d   d e v e lo p m e n o f   v o ice   re c o g n it io n   sy ste m   f o c a n a v ig a ti o n   s y ste m .   His  r e se a r c h   in tere sts  a r e   b io lo g ica sig n a m e a su re m e n s y ste m   a n d   a n a lo g   in teg ra ted   c ircu it .         W a b o rn   in   M iy a z a k i,   Ja p a n ,   o n   A p ril   2 2 ,   1 9 6 7 .   He   re c e iv e d   B.   E.   a n d   M .   E.   d e g re e f ro m   th e   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o M i y a z a k i,   M i y a z a k i,   Ja p a n ,   in   1 9 9 0   a n d   1 9 9 2 ,   re sp e c ti v e l y ,   a n d   Dr.  En g .   d e g re e   f ro m   G ra d u a te  S c h o o o f   S c ien c e   a n d   Tec h n o lo g y ,   Ku m a m o to   Un iv e rsit y ,   Ku m a m o to ,   Ja p a n ,   in   1 9 9 9 .   F r o m   1 9 9 2   to   1 9 9 3 ,   h e   jo i n e d   th e   M icro e lec tro n ics   P r o d u c ts   De v e lo p m e n L a b o ra to ry ,   Hitac h i,   L td . ,   Y o k o h a m a ,   Ja p a n .   He   wa e n g a g e d   in   re se a rc h   o n   l o w - v o lt a g e   a n d   lo w - p o w e e q u a li z e f o re a d   c h a n n e L S o f   h a rd   d isk   d riv e s.  In   1 9 9 4 ,   h e   jo i n e d   Un iv e rsit y   o f   M i y a z a k i,   w h e re   h e   is  c u rre n tl y   a   P ro f e ss o in   th e   De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   S y st e m En g in e e rin g .   His  m a in   re se a r c h   in tere sts  a re   in   a n a lo g   in teg ra ted   c ircu it   d e sig n   a n d   m u lt ip le - v a lu e d   lo g ic circ u it   d e sig n .   Dr.  T a n n o   is a m e m b e o f   IEE E.                       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   9 0 2   -   9 0 8   908     R e c e iv e d   th e   B.   E.   a n d   M .   E .   d e g re e   f ro m   M i y a z a k Un iv e rsit y   i n   1 9 9 8   a n d   2 0 0 0 ,   re sp e c ti v e l y .   F ro m   2 0 0 0   to   2 0 0 1 ,   He   w a a n   En g in e e in   A sa h Ka se Co rp o r a ti o n ,   Ja p a n .   In   2 0 0 1 ,   He   jo in e d   T o y a m a   Un iv e rsit y ,   T o y a m a ,   Ja p a n ,   w h e re   He   w a a   Tec h n ica Off icia in   De p a rtm e n o In tellec tu a In f o rm a ti o n   S y ste m s.   In   2 0 0 6 ,   He   j o in e d   M iy a z a k Un iv e rsit y ,   M i y a z a k i,   Ja p a n ,   w h e re   He   w a s a n   A ss ist a n P r o f e ss o in   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g .   In   2 0 1 2 ,   He   is  c u rre n tl y   a   P ro f e ss o in   th e   De p a rtm e n o f   En v iro n m e n tal  Ro b o ti c s.  His  m a in   re se a rc h   in tere sts  a re   Ne u ra Ne t w o rk a n d   Op ti m iz a ti o n   P r o b lem s.  In   re c e n y e a rs,  He   h a th e   in tere st  in   Bio m e d ica S ig n a P r o c e ss in g   u si n g   S o f Co m p u ti n g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.