Un circuito capace di elaborare il segnale analogico proveniente dai sensori, con caratteristiche che lo pongono al di sopra di qualsiasi altro simile elemento tecnologico e importanti ricadute nello sviluppo dell’Internet of Things. Si tratta dell’amplificatore operazionale a più basso consumo mai realizzato ed è stato sviluppato da un dottorando del dipartimento di Elettronica e telecomunicazioni – Det del politecnico di Torino nell’ambito di un’attività di ricerca coordinata dall’Ateneo piemontese in collaborazione con quello brasiliano dell’universidade Federal di Rio Grande do Sul e il “GreenIC” della National university of Singapore.
Il progetto di ricerca ha portato allo sviluppo dell’amplificatore operazionale che è capace di funzionare senza batterie, avendo autonomia di operazione grazie a una micro cella solare che lo alimenta. Il circuito si distingue dagli altri attualmente sul mercato per le sue dimensioni, occupando un’area di silicio inferiore a 1.500 micron quadrati, riducendo di 20 volte le dimensioni degli amplificatori con caratteristiche simili allo stato dell’arte. L’innovazione riguarda soprattutto i consumi poiché assorbe soltanto 500 picoWatt, vale a dire oltre 30 volte meno rispetto ai migliori circuiti.
La tecnologia innovativa, ideata dal gruppo di ricerca, risiede nella capacità di tradurre in digitale il funzionamento di circuiti analogici come gli amplificatori, così da poter trarre vantaggio dai recenti sviluppi delle tecnologie dei semiconduttori.
La demo del progetto è disponibile al link.
Le applicazioni dell’innovativo circuito nei sistemi di Internet of Things e nel campo biomedicale
I risultati della ricerca saranno presentati nella conferenza Isicas 2021, il Simposio internazionale sui circuiti e i sistemi integrati che si terrà a Singapore dal 9 all’11 dicembre prossimi.
Questo risultato apre la strada a nuove applicazioni energeticamente autonome, in grado cioè di prelevare direttamente dall’ambiente circostante l’energia necessaria per funzionare, senza necessità di batterie o collegamenti alla rete elettrica. L’amplificatore operazionale può essere impiegato nei sistemi di Internet of Things. Con IoT si indica quell’insieme di tecnologie che permettono di collegare alla rete qualunque tipo di apparato allo scopo di monitorare, controllare e trasferire informazioni e svolgere azioni conseguenti.
Altre applicazioni possono puntare all’ambito biomedicale, con dispositivi impiantabili nel corpo umano di dimensioni confrontabili con le cellule umane, in grado di rilevare in tempo reale informazioni di interesse clinico per poi trasferirle all’esterno del corpo attraverso un collegamento wireless “body dust”.
Dall’elettronica all’Internet of Things fino all’ingegneria biomedica: il ruolo fondamentale dei circuiti
Se lo sviluppo delle tecnologie dei semiconduttori ha permesso di migliorare sempre più le prestazioni e di ridurre in modo considerevole il consumo di energia e le dimensioni dei circuiti digitali, il giudizio del gruppo di ricerca è che “i circuiti analogici come gli amplificatori non hanno praticamente tratto vantaggio dai recenti sviluppi tecnologici”.
Per questo motivo, evidenzia una nota stampa, gli amplificatori e gli altri circuiti analogici, che sono indispensabili in ogni sistema elettronico per acquisire segnali e convertirli in formato digitale, “rappresentano oggi un punto critico in termini di consumo di energia e di dimensioni dei sistemi elettronici integrati e rappresentano un importante ostacolo per lo sviluppo di tecnologie emergenti quali l’Internet of Things e dispositivi biomedicali impiantabili”.
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