Note ABES Circuits de traitement de signal numérique en temps continu ultra-faible consommation en technologie 28nm FDSOI pour applications audio Ultra-low power continuous time digital signal processing circuits in 28nm FDSOI technology for audio applications Traitement de signal en temps continu Détection vocale Feature extraction system 621.382 2 Détection du signal Lignes à retard Circuits intégrés à faible consommation Reconnaissance automatique de la parole L’objectif de ce travail c’est l’étude et développement d’un système d’extraction des caractéristiques en utilisant techniques de traitement de signal en temps continu, afin de mitiger les inconvénients des implémentations existants basées en techniques analogiques et numériques conventionnelles, d’un système toujours en veille pour l’Internet des Objets. La cible est l’extraction du contenu spectral d’un signal audio en utilisant une nouvelle architecture basée en une cascade configurable de filtres à réponse impulsionnelle fini en temps continu. Un schéma efficace pour cascader des filtres est obtenu grâce aux techniques proposées pour l’élimination des glitches et du codage delta. Par ailleurs, ce travail introduit une fonction en temps continu pour estimer la puissance instantanée dans des bandes de fréquences sélectionnées et construire un spectrogramme à la sortie. Le système proposé à 12-bandes fréquentielles a été validée par des simulations comportementales. L’élément clé pour l’implémentation de ce système est un élément de délai numérique. Un nouveau élément de retard a été conçu et fabriquée en technologie 28 nm FDSOI et atteints une plage de délai record entre 30 ns et 97 µs avec une consommation de puissance de 15fJ/événement. En extrapolant ce résultat, le système proposé atteints une consommation approximée de 2.85 µW lors du traitement d’un signal vocal produit par une femme, tandis que la consommation statique est autours de 100 nW dans les périodes où il n’y a pas d’activité. Donc, la performance en termes de consommation moyenne d’énergie de ce système surpasse celle des implémentations dans l’état de l’art. The focus of this work is the study and development of a feature extraction system using Continuous-Time Digital Signal Processing (CT DSP) techniques, to mitigate the drawbacks of existing implementations based on traditional analog and digital solutions of always-on monitoring sensors for the Internet of Things (IoT). The target is to extract the spectral content of an audio signal using a novel architecture based on a cascade of configurable CT DSP Finite Impulse Response (FIR) filters. An efficient cascade scheme is enabled by the proposed glitch elimination and delta encoding techniques. Additionally, this work introduces a CT function to estimate the instantaneous power within selected frequency bands to build an output spectrogram. The proposed 12-band system has been validated using behavioral simulations. The key element for the implementation of this system is the digital delay element. A new delay element has been designed and fabricated in 28nm FDSOI technology and achieves a record tuning range from 30 ns to 97 µs with a power consumption of 15 fJ/event. By extrapolating this result, the system would have an overall peak power consumption of 2.85 µW when processing typical female speech, while consuming approximately 100 nW when no events are generated. Thus, the average system power consumption outperforms state-of-the-art feature extraction circuits. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 7346500 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSPI/2020/50376-2020-Gonzalez_Santos.pdf https://theses.hal.science/tel-03582251 https://theses.hal.science/tel-03582251 https://theses.hal.science/tel-03582251 https://theses.hal.science/tel-03582251 https://theses.fr/2020LILUI047/abes https://theses.hal.science/tel-03582251 https://theses.hal.science/tel-03582251 https://theses.hal.science/tel-03582251 González Santos Ángel de Dios González Santos 1990-09-08 MX 254458076 https://theses.fr/2020LILUI047 2020LILUI047 https://doi.org/10.70675/e40fc881z9d79z4a44z8795z530d60451f06 2020-09-29 Electronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes Université de Lille (2018-2021) 223446556 Doctorat Docteur es non oui Kaiser Andreas MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 069317356 Frappé Antoine MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 120530112 Cathelin Philippe MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3 254455077 École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 147297028 STMicroelectronics MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 034477365 Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 1066983 138736421 ddc:620 Kaiser Andreas Frappé Antoine Cathelin Philippe École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille) STMicroelectronics Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) PDF 7346500