طراحی و شبیه‌سازی یک تراشه 8 کاناله با توان مصرفی و سطح تراشه کم برای ارتباط با سیستم عصبی

Abstract

محوریت این مقاله، طراحی یک تراشه 8 کاناله در تکنولوژی µm18/0 TSMC برای ارتباط با سیستم عصبی است که عمل ثبت و تحریک را به‌طور مجزا انجام می‌دهد. تقویت‌کننده سیگنال عصبی ارائه‌شده، مبتنی‌بر تکنیک فیدبک غیرمستقیم با قابلیت برنامه‌پذیری بهره ولتاژ، فرکانس قطع بالا و پایین بوده که با اتصال خازن کوچکی به خروجی آن، می‌توان به فرکانس قطع بالای موردنظر دست‌یافت. همچنین با استفاده از مدار تضعیف‌کننده در مسیر فیدبک، علاوه‌بر افزایش امپدانس ورودی، میزان خازن‌های موردنیاز در مدار نیز کاهش یافته‌است. سطح اشغالی 8 کانال تقویت‌کننده طراحی‌شده برابر با mm²27/0 بوده، توان مصرفی هر کانال با منبع تغذیه V8/1 برابر با µW27 می‌باشد و با سوئینگ ولتاژ خروجی V_pp95/0، مقدار THD برابر با kHz1dB@50- به‌دست آمده‌است. در پایانه تحریک ارائه‌شده نیز علاوه‌بر امکان تولید سیگنال‌های مربعی، امکان تولید سیگنال‌های نمایی با قابلیت برنامه‌پذیری ثابت زمانی، وجود دارد. طبقه خروجی این پایانه تحریک، شامل یک مدار ناقل جریان کلاس B برای انتقال جریان تحریک به بافت هدف در محدوده µA±96 به‌همراه مدارهای تزریق بار برای تأمین ولتاژهای V±3/3 موردنیاز، می‌باشد. مساحت یک کانال تحریک بدون مدارهای پمپ بار برابر با mm²043/0 می‌باشد و براساس شبیه‌سازی‌های انجام‌شده، هنگامی که این پایانه تحریک به مقاومت kΩ25 متصل می‌شود، با توان مصرفی حداکثر mW2/1، ویژگی‌های خواسته‌شده از آن را برآورده می‌شود.