طراحی بلوک پیشانی ثبت کننده سیگنال فتوپلتیسموگرافی با پویایی وسیع و بهرهdBΩ147 با قابلیت کنترل در گام های کوتاه و بلند

Abstract

در این مقاله، طراحی بلوک پیشانی یک گیرنده کم توان با بهره بالا، کم نویز و دارای محدوده پویایی(رنج دینامیکی) وسیع برای ثبت سیگنال های فتوپلتیسموگرافی ارایه شده ­است. گیرنده طراحی شده شامل یک سیستم اندازه­گیری جریان به همراه بلوک حذف مولفه جریان مستقیم(dc) ورودی می­باشد که در فناوری CMOS 180nm پیاده­سازی شده است. در ورودی گیرنده از تقویت کننده مبدل امپدانسی (TIA) برای دریافت و آشکارسازی جریان های ضعیف ورودی و تبدیل آن به ولتاژ استفاده شده­است. سطح نویز ورودی گیرنده­ی طراحی شده در محدوده فرکانسی 5/0-10 هرتز برابر با pArms 7/39 و بهره آنdBΩ 147 می­باشد. گیرنده شامل حلقه کنترل بهره در دو گام کوتاه(Fine) و بلند(Coarse) و بلوک حذف مولفه جریان مستقیم ورودی می­باشد که توانایی حذف مولفه مزاحم جریان مستقیم ورودی تا جریان 100میکرو­آمپر را امکان پذیر نموده و بدین ترتیب محدوده پویایی وسیع تری را برای گیرنده بصورت خودکار(اتوماتیک) فراهم می­نماید. محدوده پویایی وسیع تر گیرنده و کم نویز بودن آن، دو خصوصیتی است که باعث شده ­است این گیرنده برای ثبت و اندازه­گیری جریان­های بسیار کوچک وکاربرد آن در حوزه حسگر­های زیستی گزینه­ی مناسبی باشد. بر اساس جانمایی در فناوری 180nm، مساحت تراشه 121/0میلی­متر مربع و توان مصرفی آن برابر با 14/40 میکرو­وات می­باشد. نتایج شبیه­سازی گیرنده طراحی شده پس از جانمایی (Post-Layout) نشان می­دهد که محدوده فرکانسی پایین آن کمتر از 1میلی هرتز و محدوده فرکانسی بالای آن تا 100 هرتز می رسد که انتخاب مناسبی برای کاربرد­های فرکانس پایین محسوب می شود.